I. KIẾN THỨC TRỌNG TÂM
1. Khái niệm:
– Tương tác gen là hiện tượng các gen tương tác với nhau để hình thành 1 kiểu hình.
– Gen không alen là các gen có locut khác nhau trên NST
2. Các kiểu tương tác gen không alen
2.1. Tương tác bổ sung: (tương tác bổ trợ)
– Là kiểu tác động của 2 hay nhiều gen thuộc các locut khác nhau (không alen) trong quá trình hình thành tính trạng.
– Thí nghiệm:
P thuần chủng –> F1 đồng tính –> tự thụ phấn–>F2 có tỉ lệ phân li kiểu hình là 9:7 hoặc 9:6:1 hoặc 9:3:3:1
2.2. Tương tác át chế
– Là trường hợp 1 gen này kìm hãm sự hoạt động của 1 gen khác thuộc locut khác nhau (không cùng 1 locut). Có át chế gen trội hoặc át chế gen lặn.
– Nếu P thuần chủng –> F1 đồng tính –> tự thụ phấn –> F2 có tỉ lệ KH là 12:3:1 hoặc 13:3 hoặc 9:3:4
Trong đó, các tỉ lệ 12:3:1 hoặc 13:3 thu được là do tương tác át chế do gen trội, tỉ lệ 9:3:4 thu được là do tương tác át chế do gen lặn.
2.3. Tương tác cộng gộp:
– Là hiện tượng tác động giữa các gen không alen trong đó mỗi gen đóng góp 1 phần như nhau vào sự phát triển của cùng 1 tính trạng.
– Nếu P thuần chủng –> F1 đồng tính –> tự thụ phấn à F2 có tỉ lệ KH là 15:1 hoặc các kiểu gen chứa số lượng alen trội, lặn tương đương nhau
– Tác động cộng gộp hình thành các tính trạng số lượng: năng suất (sản lượng sữa, cân nặng, chiều cao…). Tính trạng số lượng thường có phổ biến dị rộng, có thể định lượng được bằng cân, đo, đong, đếm.
3. Bản chất của hiện tượng tương tác gen.
– Là sự tương tác qua lại giữa sản phẩm của các gen trong quá trình chuyển hóa để tạo nên kiểu hình.
3.1. Cơ sở sinh hóa của tương tác bổ sung:
– Ví dụ: Đậu thơm để có hoa màu đỏ cần có cả 2 alen trội (không alen) (A và B) trong cùng 1 kiểu gen. Khi chỉ có 1 trong 2 gen trội hoặc không có gen trội nào thì cho hoa màu trắng. Giả thiết:
Chất X (màu trắng) khi có enzym A (do gen A phiên mã, dịch mã) sẽ chuyển thành chất A (màu trắng), khi có enzym B (do gen B phiên mã, dịch mã) sẽ chuyển thành chất B (màu đỏ).
– Trong tế bào, có 1 sự biến đổi tiền chất X ban đầu, qua 1 chuỗi phản ứng sinh hóa chịu sự tác động của các enzym được tổng hợp từ gen A và gen B để hình thành nên chất B quy định màu hoa đỏ. Nếu quá trình này bị ngừng lại ở 1 khâu nào đó thì hoa không thể chuyển hóa thành màu đỏ (hoa vẫn là màu trắng).
+ Gen A phiên mã, dịch mã tạo enzym A, enzym A chuyển hóa chất X thành chất A.
+ Gen B phiên mã, dịch mã tạo enzym B, enzym B chuyển hóa chất A thành chất B.
+ Gen a, b không tạo được enzym A, B tương ứng. Vì vậy, trong cây có kiểu gen aaB- không tổng hợp được enzym A, X không chuyển hóa được thành A, do đó dù có enzym B cũng không có cơ chất A để chuyển hóa thành sản phẩm B nên hoa vẫn có màu trắng.
3.2. Cơ sở sinh hóa của tương tác át chế.
– Ví dụ: ở chó: aaB- :quy định lông đen; aabb: quy định lông nâu; A-B- hoặc A-bb: quy định lông trắng. Tỉ lệ kiểu hình ở F2 là 12 trắng : 3 đen :1 nâu.
– Có thể giải thích cơ sở sinh hóa của hiện tượng này như sau:
Trong tế bào, gen B chỉ huy tổng hợp enzym xúc tác quá trình chuyển hóa để tạo ra sắc tố màu đen, gen b chỉ huy tổng hợp xúc tác tạo ra sắc tố nâu. Khi có mặt gen A, gen A chỉ huy tổng hợp enzym có tác dụng ức chế hoạt động của các enzym xúc tác quá trình tạo sắc tố nên quy định hình thành lông màu trắng. Gen a không có tác dụng tổng hợp enzym.
3.3. Cơ sở sinh hóa của tương tác cộng gộp
– Ví dụ: ở lúa mì có kiểu gen A-B- ; A-bb; aaB- đều quy định hạt đỏ. Càng có nhiều alen trội trong kiểu gen thì hạt càng có màu đỏ đậm.
– Giải thích bằng cơ sở sinh hóa của hiện tượng này:
Mỗi alen trội đều tại ra các enzym xúc tác quá trình tổng hợp sắc tố đỏ, còn lại cá alen lặn không có khả năng tạo enzym này nên khi 1 kiểu gen có 1 alen trội bất kể là A hay B thì tế bào đều tổng hợp được 1 ít sắc tố đỏ. Nếu cơ thể có cả 4 alen trội thì sẽ tổng hợp được lượng sắc tố cao gấp 4 lần so với cơ thể chỉ có 1 alen trội. Do vậy, hạt sẽ có màu đỏ thẫm nhất, còn kiểu gen không có alen trội nào thì không tổng hợp được sắc tố nên có màu trắng.
4. Tác động đa hiệu của gen:
– Khái niệm: gen đa hiệu là hiện tượng 1 gen chi phối sự hình thành nhiều tính trạng.
– Gen đa hiệu là cơ sở giải thích hiện tượng biến dị tương quan. Khi gen đa hiệu bị đột biến đồng thời kéo theo sự biến dị của 1 số tính trạng do nó chi phối.
Các dạng bài tập
Dạng 1: Xác định kết quả phân li kiểu gen và kiểu hình ở thế hệ lai khi biết kiểu hình hoặc kiểu gen của P và sự tác động qua lại giữa các gen.
Cách làm: từ kiểu tác động qua lại giữa 2 cặp gen và kiểu hình P, xác định được kiểu gen P và viết sơ đồ lai để xác định kết quả.
Dạng 2: Xác định kiểu tác động qua lại giữa các gen khi biết kiểu hình của P và kết quả phép lai.
– Dựa vào kết quả phân tích ở thế hệ lai để xác định số tổ hợp giao tử, từ đó xác định số giao tử, số loại giao tử của bố và mẹ, qua đó xác định số cặp gen tương tác.
– Từ số cặp gen tương tác xác định được kiểu gen của P. Viết sơ đồ lai (có thể) để xác định được kiểu gen, đối chiếu kiểu hình đề bài để xác định kiểu tương tác.
Dạng 3: Xác định kết quả phân li kiểu gen, phân li kiểu hình ở thế hệ lai khi biết kiểu hình P và chuỗi phản ứng sinh hóa.
II. CÁC DẠNG BÀI TẬP VÀ PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỖI DẠNG
a) Dạng 1: BIẾT KIỂU TƯƠNG TÁC, KIỂU GEN CỦA P. XÁC ĐỊNH KẾT QUẢ LAI
a1) Phương pháp giải
* Qui ước gen dựa vào đề.
* Xác định tỉ lệ giao tử của P.
* Lập bảng, suy ra tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình của thế hệ sau.
Chú ý: Sử dụng phép nhân xác suất hoặc sơ đồ phân nhánh để tìm tỉ lệ kiểt gen, tỉ lệ kiểu hình.
– Các kiến thức cơ bản:
* Xét phép lai a: P: AaBb x AaBb → F1: 9 A-B-; 3 A-bb; 3 aaB-; 1 aabb.
– Tùy vào kiểu tương tác, kết quả phân li kiểu hình F1 của phép lai a sẽ là 9 : 3 : 3 : 1 hay là biến đổi của tỉ lệ này như 9 : 6 : 1 – 9 : 3 : 4 – 9 : 7 – 12 : 3 : 1 – 13 : 3 – 15 : 1 – 1 : 4 : 6 : 4 : 1.
* Xét phép lai b: P: AaBh x aabb → F1: 1 A-B-; 1 A-bb; 1 aaB-; 1 aabb.
– Tùy vào kiểu tươnc tác, kết quả phép lai b phân li kiểu hình theo tỉ lệ 1 : 1 : 1 : 1 hoặc biến đổi của tỉ lệ này như 1 : 2 : 1 hoặc 3 : 1.
* Xét phép lai c: P: AaBb x Aabb → F1: 3 A-B-; 3 A-bb; 1 aaB-; 1 aabb.
* Xét phép lai d: P: AaBb x aaBb → F1: 3 A-B-; 1 A-bb; 3 aaB-; 1 aabb.
* Tùy vào kiểu tương tác, kết quả phép lai c và phép lai d sẽ phân li kiểu hình theo tỉ lệ 3 : 3 : 1 : 1 hoặc biến đổi của tỉ lệ này như:
4 : 3 : 1 – 6 : 1 : 1 – 3 : 3 : 2 – 5 : 3 – 7 : 1.
a2) bài tập vận dụng
Ở hoa đậu thơm, tính trạng màu sắc hoa do tác động bổ sung của hai cặp gen không cùng lôcut qui định. Trong đó, nếu kiểu gen đồng thời có cả A và B sẽ biểu hiện hoa màu đỏ, thiếu một trong hai gen hoặc cả hai gen đều biểu hiện hoa trắng.
1) Hãy qui ước gen về tính trạng màu sắc hoa của loài đậu trên.
2) Tìm tỉ lệ phân li kiểu hình của các phép lai sau:
| a) P1: AaBb x AaBb | b) P2: AaBb x aabb |
| c) P3: AaBb x Aabb | d) P4: AaBb x aaBb |
Hướng dẫn giải
1) Qui ước gen:
A-B- : Hoa màu đỏ
2) Kết quả lai phân li kiểu hình đời F1:
a) P1: AaBb x AaBb
(Lập bảng)
F1-2: 9 A-B- : 9 Hoa màu đỏ
b) P2: AaBb x aabb
( Lập bảng)
F1-2: 1 A-B- : 1 Hoa màu đỏ
c) P3: AaBb x Aabb
(Lập bảng)
F1-3: 3 A-B- : 3 Hoa màu đỏ
d) P4: AaBb x aaBb
(Lập bảng)
F1-4: 3 A-B- : 3 Hoa màu đỏ
b) Dạng 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH QUI LUẬT TƯƠNG TÁC HAI CẶP GEN KHÔNG ALEN
b1) Phương pháp giải
Phương pháp chung: Muốn kết luận một tính trạng nào được di truyền qui luật tương tác gen ta phải chứng minh tính trạng đó do hai hay nhiều cặp gen chi phối.
b1-1- Phương pháp 1:
• Khi xét sự di truyền về một tính trạng nào đó. Nếu tính trạng ta xét phân li kiểu hình theo tỉ lệ 9 : 3 : 3 : 1 hay biến đổi của tỉ lệ này như 9 : 6 : 1 – 9 : 3 : 4 – 9 : 7 – 12 : 3 : 1 – 13 : 3 – 15 : 1 – 1 : 4 : 6 : 4 : 1. Ta kết luận tính trạng đó phải được di truyền theo qui luật tương tác của hai cặp gen không alen nhau.
• Tùy vào tỉ lệ cụ thể, ta xác định được kiểu tương tác tương ứng:
| Ví dụ: | 9 : 7 | → | Tác động bổ trợ |
| 13 : 3 | → | Tác động át chế | |
| 15 : 1 | → | Tác động cộng gộp |
b1-2 – Phương pháp 2:
• Khi lai phân tích về một tính trạng nào đó. Nêu FB phân li kiểu hình theo tỉ lệ 1 : 1 : 1 : 1 hoặc biến đổi của tỉ lệ này như: 1 : 2 : 1 – 3 : 1. Ta kết luận tính trạng đó phải đưực di truyền theo qui luật tương tác của hai cặp gen không alen.
• Tùy vào điều kiện cụ thể của đề, ta có thể xác định được kiểu tương tác nếu biết kiểu hình của đời trước và đời FB. Nếu đề không cho đủ các kiểu hình, ta chọn tất cả các trường hợp hợp lí.
b1-3: Phương pháp 3:
• Khi xét sự di truyền về một tính trạng nào đó, nếu tính trạng phân li kiểu hình theo tỉ lệ 3 : 3 : 1 : 1 hoặc là biến đổi của tỉ lệ này như 4 : 3 : 1 – 3 : 3 : 2 – 6 : 1 : 1 – 5 : 3 – 7 : 1. Ta kết luận tính trạng đó phải được di truyền theo qui luật tương tác của hai cặp gen không alen nhau.
• Tùy vào tỉ lệ cụ thể ta xác định được kiểu tương tác tương ứng.
| Vídụ: | 6 : 1 :1 | → | Tác động át chế kiểu 12 : 3 : 1. |
| 3 : 3 : 2 | → | Tướng tác bổ trợ hay át chế kiểu 9 : 3 : 4. | |
| 5 : 3 | → | Tương tác bổ trợ (9 : 7) hoặc tương tác át chế (13 : 3). |
Nếu đề cho biết kiểu hình của đời trước và sau, ta xác định được chắc chắn là một trong hai trường hợp trên, ngược lại ta chọn cả hai trường hợp.
b2) Bài tập vận dụng
Khi khảo sát sự di truyền tính trạng hình dạng quả ở một loài bí, người ta lai giữa bố mẹ đều thuần chuẩn bí quả dẹt với bí quả dài, thu được đời lai thứ nhất toàn bí quả dẹt. Tiếp tục cho F1 giao phối, thu được đời F2 phân li kiểu hình theo tỉ lệ: 978 cây bí quả dẹt, 652 cây bí quả tròn, 109 cây bí quả dài.
1) Biện luận qui luật di truyền chi phối phép lai trên.
2) Xác định kiểu gen của bố mẹ và viết sơ đồ lai từ P đến F2.
3) Đem giao phối với hai cây I và II chưa biết kiểu gen, thu được kết quả theo hai trường hợp sau:
a) Trường hợp 1: F2-1 xuất hiện tỉ lệ 259 cây quả dẹt; 318 cây quả tròn; 261 cây quả dài.
b) Trường hợp 2: F2-2 xuất hiện tỉ lệ 4 cây quả tròn; 3 cây quả dẹt; 1 cây quả dài.
Xác định kiểu gen cây I, II và lập các sơ đồ lai.
Hướng dẫn giải
1) Qui luật di truyền:
Đời F2 phân li kiểu hình theo tỉ lệ ≈ 9 : 6 : 1 nên F2 xuất hiện 16 kiểu tổ hợp giao tử đực và cái của F1.
Các cá thể F1 đều tạo 4 kiểu giao tử và dị hợp về hai cặp gen.
Tính trạng hình dạng quả bí do hai cặp gen qui định nên phải được di truyền theo qui luật tác động bổ trợ của hai cặp gen không alen, hai cặp gen này nằm trên hai cặp NST tương đồng khác nhau.
2) Kiểu gen của P và sơ đồ lai:
Qui ước: A-B-: Cây quả dẹt
aabb: Cây quả dài
P: AABB (Cây quả dẹt) x aabb (cây quả dài)
F1: AaBb(100% cây quả dẹt)
(Lập bảng)
F2: 9 A-B-: 9 cây quả dẹt
1aabb: 1 cây quả dài
3) Trường hợp 1 :
F1 tạo 4 kiểu giao tử, F2 xuất hiện tỉ lệ kiểu hình ≈ 1:2:1 nên F2 có 4 kiểu tổ hợp giao tử. Các thể I phải tạo 1 kiểu giao tử và đồng hợp hai cặp gen.
F2 xuất hiện bí quả dài, kiểu gen aabb, suy ra cây thứ I tạo một kiểu giao tử ab và có kiểu gen là aabb.
F1: AaBb (cây quả dẹt) x aabb (cây quả dài)
(Lập bảng)
Trường hợp 2:
F1 tạo 4 kiểu giao tử, F2 xuất hiện tỉ lệ kiểu hình 4 : 3 : 1 nên F2 có 8 kiểu tổ hợp giao tử. Cá thể II tạo 2 kiểu giao tử và dị hợp một cặp gen.
F2 xuất hiện bí quả dài, kiểu gen aabb suy ra cây thứ II tạo 2 kiểu giao tử trong đó có loại giao tử mang gen ab.
Vậy kiểu gen cây thứ II có thể Aabb hoặc aaBb.
F1: AaBb (cây quả dẹt) x Aabb (cây quả tròn)
AaBb (cây quả dẹt) x aaBb (cây quả tròn)
(Lập bảng)
c) Dạng 3: CHO BIẾT KIỂU HÌNH CỦA P VÀ THẾ HỆ SAU XÁC ĐỊNH KIỂU GEN CỦA P
c1) Phương pháp giải
• Xác định qui luật và kiểu tương tác: Từ hệ thống nhiều phép lai đã cho, ta chọn phép lai nào có tỉ lệ kiểu hình đặc thù nhất để suy ra kiểu tương tác gen, các phép lai còn lại đều di truyền theo qui luật này.
• Qui ước gen (xem dạng 1).
• Lập tỉ lệ phân li kiểu hình của từng phép lai, suy ra số tổ hợp giao tử.
• Đối chiếu với kiểu hình của P, từ số tổ hợp giao tử, suy ra công thức tạo giao tử của P rồi xác định kiểu gen tương ứng với mỗi kiểu hình.
• Lập sơ đồ lai.
c2) Bài tập vận dụng
Khi xét sự di truyền tính trạng tua cuốn của lá ở một loài thực vật, người ta thực hiện các phép lai và thu được kết quả sau đây:
| Phép lai 1: | P1: Lá tua ngắn x Lá tua ngắn |
| F1-1: 423 lá không tua : 835 lá tua ngắn : 419 lá tua dài. | |
| Phép lai 2: | P2: Lá tua dài x Lá tua ngắn |
| F1-2: 986 lá tua ngắn : 739 lá tua dài: 247 lá không tua. | |
| Phép lai 3: | P3: Lá tua dài x Lá tua dài |
| F1-3: 1185 lá tua dài : 789 lá tua ngắn : 132 lá không tua. |
Biện luận và viết sơ đồ mỗi phép lai.
Hướng dẫn giải
Xác định qui luật di truyền:
Xét phép lai 3: Khi lai hai cây đều có lá tua dài với nhau, đời F1 xuất hiện kiểu hình phân li theo tỉ lệ tua dài : tua ngắn : không tua ≈ 9 : 6 : 1. Tính trạng hình dạng lá được di truyền theo qui luật tác động bổ trợ của hai cặp gen không alen.
Qui ước: A-B-: Lá tua dài
aabb: Lá không tua
Kiểu gen của P3 và sơ đồ phép lai 3:
P3: AaBb (lá tua dài) x AaBb (lá tua dài)
(Lập bảng)
F1-3: 9 A-B- : 9 lá tua dài
1 aabb: 1 lá không tua
Kiểu gen P1 và sơ đồ lai 1 :
F1-1 phân li kiểu hình theo tỉ lệ lá tua dài : lá tua ngắn : lá không tua ≈ 1 : 2 : 1.
F1-1 xuất hiện 4 kiểu tổ hợp giao tử, suy ra các cây lá tua ngắn ở P1 đều tạo 2 kiểu giao tử và có kiểu gen dị hợp.
Mặt khác: F1-1 xuất hiện lá tua dài A-B- nên kiểu gen của P1 phải khác nhau và là Aabb x aaBb .
Sơ đồ phép lai 1:
P1: Aabb (lá tua ngắn) x aaBb (lá tua ngắn)
(Lập bảng)
F1-1: 1 A-B- : 1 lá tua dài
1 aabb: 1 lá không tua
Kiểu gen của P2; và sơ đồ phép lai 2:
F1-2 xuất hiện tỉ lệ kiểu hình lá tua ngắn : lá tua dài : lá không tua ≈ 4 : 3 : 1.
F1-2 có 8 kiểu tổ hợp giao tử, suy ra cây lá tua dài tạo 4 kiểu giao tử, có kiểu gen AaBb; cây lá tua ngắn tạo 2 kiểu giao tử, có kiểu gen Aabb hoặc aaBb.
Sơ đồ phép lai 2:
P2: AaBb (lá tua dài) x Aabb (lá tua ngắn)
(Lập bảng)
F1-2: 3 A-B- : 3 lá tua dài
1 aabb: 1 lá không tua
hoặc P2: AaBb (lá tua dài) x aaBb (lá tua ngắn)
(Lập bảng)
F1-2: 3 A-B- : 3 lá tua dài
1 aabb: 1 lá không tua