IV.2.5. Некоторые методы генетической проверки гипотез

Одним из наиболее широко применяемых методов проверки гипотез, предложенных на основе расщепления в F₂, является постановка анализирующих скрещиваний.

Анализирующее скрещивание обладает рядом преимуществ по сравнению с F₂. Оно позволяет работать с меньшими выборками при установлении числа генов в расщеплении. Вероятность выщепления любого класса в F_a при независимом наследовании равна (¹/₂)ⁿ, где n - число генов, по которым идет расщепление. Например, выщепление двойного рецессива в F_a (¹/₂)²-¹/₄, в то время как в F₂ эта вероятность равна (¹/₄)², т. е. ¹/₁₆. С его помощью, как правило, достаточно просто улавливаются различия в частотах образования гамет разного генотипа. Расщепление в F_a однозначно свидетельствует о гетерозиготности испытываемой в нем доминантной формы; все его доминантные потомки всегда гетерозиготны. Анализирующее скрещивание дает возможность увидеть различия между расщеплениями, которые на небольших выборках в F₂ могут быть неразличимыми: при соотношении в F2 206:57 по %2 не отвергается гипотеза о моногенном (3:1) и дигенном (13:3) расщеплениях: χ² в первом случае 1,55, во втором - 1,49; p>>0,05. В F_a эти различия устанавливаются однозначно: если в расщеплении участвует один ген, то соотношение фенотипов в F_a будет 1:1, если же оно происходит по двум генам, то 1:3, где 1 - АВ, 3 - (1Аb + 1aB + 1ab).

Однако следует заметить, что по результатам анализирующего скрещивания нельзя определить тип взаимодействия генов: при моногенном различии в F_a всегда возникает расщепление 1:1 независимо от характерааллельных взаимодействий, если соблюдаются условия менделевского наследования. При разных типах неаллельных взаимодействийв F_a могут быть одинаковые расщепления. Например, расщепления 9:3:4, 9:6:1, 12:3:1, полученные в F₂, в анализирующем скрещивании проявляются как 1:1:2, а расщепления 13:3, 9:7 и 15:1 - как 1:3.

Соотношение классов в анализирующем скрещивании соответствует частотам гамет, образуемых гетерозиготным родителем, поэтому по его результатам легко определяется процент кроссинговера по доле рекомбинантных потомков

Таким образом, отклонение от формулы моногенного расщепления в F_a за счет увеличения количества классов или нарушения соотношения 1:1 служит указанием на участие в нем более одного гена или о нарушении условий менделевских расщеплений. Отклонение от расщепления 1:1:1:1 свидетельствует о сцепленном наследовании.

При отсутствии анализатора проверку гипотез можно проводить по результатам F₃, что широко применяется на растениях-самоопылителях, где изучают семьи, т. е. потомства каждого самоопыленного растения F₂. Поскольку в F₂ при моногенном различии возникают три генотипа в соотношении 1АА:2Аа:1аа, то в F₃ треть растений с доминантным фенотипом (АА) и все рецессивные растения (аа) не должны давать расщепления в F₃; потомство ²/₃ доминантных растений F₂ с генотипом Аа должно расщепляться в F₃ в соотношении 3А:1а.

Для растений-перекрестников, не способных к самоопылению из-за наличия у них генетических систем самонесовместимости, может быть использован метод анализа, предложенный В. С. Федоровым. Он состоит в том, что в F₃ отдельно изучают потомков, полученных от растений F₂ с разными фенотипами. Для этого на изолированном участке выращивают растения F₂ при свободном опылении, отмечая этикетками растения с разными фенотипами. Семена с них убирают и высеивают отдельно для получения F₃.

Если изучаемые формы различаются по одному гену, то все материнские растения с рецессивным фенотипом образуют яйцеклетки одного типа - а. Все растения F₂ (АА; 2Аа и аа) должны образовывать два сорта пыльцевых зерен - А и а с равной вероятностью. Поэтому в F₃ потомки рецессивных растений из F₂, полученные при свободном опылении, должны дать расщепление в соотношении 1А:1а.

Зародышевые мешки (и соответственно яйцеклетки) доминантных растений из F₂ могут развиваться из мегаспор двух типов - А и а, их соотношение - 2А:1а. Соотношение пыльцы А и а в F₂ 1:1. Поэтому среди потомков F₃ от свободного опыления доминантных растений F₂ возникает иное расщепление - 5А:1а. Необходимыми условиями успешного применения этого метода являются наличие большего числа растений F₂, проведение дополнительного опыления для того, чтобы обеспечить участие в оплодотворении пыльцы всех генотипов, и изолированность участка, где растут растения F₂.

Если в проверочных скрещиваниях подтверждаются предположения, сделанные на основе анализа второго поколения, гипотеза может считаться доказанной. Следует, однако, сделать оговорку: нет абсолютного доказательства различий между формами по одному гену на основе расщеплений - они могут быть результатом действия двух тесно сцепленных генов. Увеличение выборки повышает вероятность правильности выводов о числе генов.

Для проверки гипотез применяют и другие методы - цитологические, эмбриологические, молекулярно-генетические и др.

Напомним, что в случае изучения наследования t-аллелей у мышей для проверки гипотезы о наследовании, выдвинутой на основе расщеплений при скрещивании разных компаундов, оценивали их плодовитость и эмбриональную смертность в реципрокных скрещиваниях. Исследуя отклонения в расщеплении на кукурузе по гену R, проводили цитологическое изучение аномальной и нормальной 10-й хромосомы, анализировали макроспорогенез у гетерозигот, полученных с участием аномальной линии, и пр.

По мнению А. С. Серебровского, "логичность построения гипотез и их проверка являются важнейшим моментом в работе генетика-аналитика".

Установление гена, выявление характера наследования признака с помощью гибридологического метода позволяет проводить дальнейший анализ другими методами. В последние годы исследования ведутся в направлении изучения молекулярно-биохимических процессов, контролируемых генами. При этом используют биохимические маркеры, действие которых легко оценить на уровне их продукта.