Практическое значение и примеры анализирующего скрещивания в биологии

Изучение генотипа родителей позволяет определить возможности дочернего организма. Для этого используются разные методы. Одним из них является анализирующее скрещивание — вид генетических исследований, позволяющий определить гетерозиготность организма. В таком методе расщепление по фенотипу совпадает с процессами в генотипе. Благодаря этому можно сделать вывод об особенностях исследуемого организма.

Оглавление:

• Описание метода
• Возвратное скрещивание
• Практическое использование
• Основные понятия

Описание метода

Изучением метода занимались Грегор Мендель и один из основателей генетической науки Уильям Бэтсон. Мендель проводил эксперименты на растениях, скрещивая горох с белыми цветками и пурпурными гетерозиготами. Практическое значение эксперимента проявилось в соотношении 1:1. Это позволило определить у потомка не смешивание аллелей, а проявление их в чистом виде. Дальнейшие исследования проводил Бэтсон, он сформулировал определение, которое позже превратилось в правило чистоты гамет.

Чтобы определить гетерозиготность, применяется специальный анализатор — гомозиготный организм рецессивного типа (аа). Подопытная особь в фенотипе имеет доминантный признак, на основе которого и проводится изучение возможных изменений в процессе скрещивания. Ярким примером может быть окрас шерсти у собак. Что касается генотипа, то он может обозначаться как:

• гомозиготный (АА);
• гетерозиготный (Аа).

При определении точности анализа важно количество потомков. Чем их больше, тем ниже погрешность. В биологии анализирующее скрещивание — это не просто один из методов изучения генотипа, а схема вероятного доминирования одних генов над другими.

Если анализируемые организмы дают только А-гаметы, то это означает, что они являются гомозиготными или чистопородными. Если же после расщепления проявляются А-гаметы и а-гаметы, то особи гетерозиготны.

Подобные исследования возможны при проявлении полного доминирования в генотипе, в противном случае результаты будут иметь другие итоги. При неполном доминировании в потомстве проявляются смешанные признаки от родителей, здесь также могут проявляться и мутационные отличия:

1. В первом поколении смешанные признаки могут проявить себя на все 100 процентов.
2. Во втором поколении результат может быть наполовину, где одна часть — потомки с родительскими генами в чистом виде (порода у собак и кошек), а другая — смешанные гены и проявление особенностей организма.

Определение дигетерозиготного типа (АаВв) происходит при соотношении генотипов и фенотипов 1:1:1. Анализирующее скрещивание дигетерозиготы даёт возможность изучить не только генотип родителя и найти там возможные отклонения или особенности организма, но и более подробно ознакомиться со сцеплением генов.

Возвратное скрещивание

Этот метод используется с родительской особью для насыщения организма ценными генами и сбережения вида. В животноводстве сущность способа заключается в том, что он позволяет получить полукровные помеси с ярко выраженными особенностями одного из родителей. Благодаря возвратному типу возможно воспроизводительное скрещивание для выведения новых видов и пород. Вводное скрещивание позволяет улучшить характеристики особи и при этом не иметь побочных эффектов для самой породы.

Важным в генетике является эффект гетерозиса, который также возможен при использовании этого метода. Он проводится повторным скрещиванием с обеими родительскими формами и усилением генных особенностей. Гетерозис может влиять на следующие факторы:

1. Повышение уровня жизнедеятельности и длительности жизненного цикла.
2. Улучшение плодовитости. Дочерние формы после скрещивания смогут давать большее количество потомства, в котором будут заложены родительские гены, но с усиленным эффектом.
3. Повышение продуктивности.

Особенность процесса заключается в том, что он проявляется у всех гибридов первого поколения без исключения. Независимо от того, какой пример взят за основу, все породы поддаются его влиянию. В следующих поколениях в случае скрещивания гибридов между собой их качества будут уменьшается в геометрической прогрессии, поэтому для поддержки вида и заложенных в генотип качеств скрещивание должно происходить с двумя родительскими формами.

Дигибридные организмы могут качественно превышать родительские формы и обладать новыми возможностями. В таком случае процесс гетерозиса будет считаться истинным. Если же гибриды могут превзойти только среднюю величину характеристик родителей, то учёные считают процесс потенциальным. Наибольший эффект может быть у двойных межлинейных гибридов, которые являются потомками от скрещивания двух разных простых межлинейных гибридов.

Практическое использование

Благодаря генетическим возможностям и исследованиям в этой сфере учёные могут не только продлевать жизненный цикл живых организмов, но и влиять на их качественные характеристики. Это особенно ценится в животноводстве, благодаря чему можно не только защитить породы от исчезновения, улучшить их качества и возможности, но и активно продуцировать новые виды с более широкими, чем у родительских форм, возможностями.

Если доминантный признак обладает экономической выгодой, и от него зависит не только продуктивность, но и финансовая сторона, раннее определение дигомозиготы или гомозиготы поможет предотвратить материальные потери и обеспечить качественное размножение. В животноводческой сфере один или несколько представителей породы могут быть отцами всего поголовья страны, поэтому условия к отбору очень жёсткие и состоят из нескольких этапов. Например, украинский бык-производитель польской породы может за год стать отцом 50 тыс. телят. Его масса колеблется от 1300 до 1500 кг.

Метод анализирующего скрещивания много значит для генетических исследований, ведь можно проследить не только особенности организма, но и качества, которые взяты из родительских форм, однако развиваются намного лучше и эффективнее. К этому типу учёные советуют относить и другие виды (воспроизводительное, вводное, поглотительное скрещивание).

Для определения результативности нужно учитывать соотношение генотипов и фенотипов, а также гомозиготность или гетерозиготность родительской особи. Тригетерозиготы можно также относить к этому типу скрещивания, ведь они влияют на фенотипические проявления.

Основные понятия

Для подробной характеристики и изучения методики обязательно использование терминологии. Это даёт возможность детально описать процедуру. Хотя в генетике и биологии терминов много, можно выделить ключевые, которые кратко охарактеризуют процесс скрещивания.

Аллели — разные варианты одного гена, которые располагаются в одинаковых участках или локусах гомологичных хромосом. Два одинаковых аллеля в организме приводят к его гомозиготности, а разные — к гетерозиготности.

Генотипом будет называться совокупность всех генов в организме. В отличие от понятия «генофонд» он характеризует не вид, а только конкретную особь. При изучении генотипа можно увидеть особенности организма и его отличия от родительских форм. Благодаря этим различиям возможен фенотип, который проявляется только у одной особи и может дальше не передаваться по наследству. Он способен вырабатываться под воздействием окружающей среды и преодолевать естественный отбор.

Решётка Пеннета — это инструмент, представляющий собой графическую запись для характеристики и подсчёта аллелей в генотипе. Вдоль одной стороны квадрата указываются женские клетки, а вдоль другой — мужские. Это позволяет создать наглядный пример формирования нового организма и влияния на него гамет с обеих сторон. Конечно, данные в таблице не будут индивидуальными и точными, но общее представление о процессе скрещивания помогут составить и продемонстрируют, как гаметы могут влиять на формирование генотипа.

Гетерозиготность — наличие в каждой хромосоме копий генов, который могут незначительно отличаться друг от друга и влиять на формирование особенностей организма. В таком случае учёные используют термин «гетерозиготный организм».

Моногибридное скрещивание — процесс скрещивания форм, отличающихся друг от друга по одной паре альтернативных признаков, которые находятся на стадии детального изучения. За них отвечают аллели одного гена.

Изучение и применение терминологии, использование наглядных примеров для детальной характеристики генотипа организма позволяет получить чёткую картину и в дальнейшем предусмотреть возможные результаты разных типов скрещивания. Исследования в этой области используются не только в животноводстве, но и в медицине и генетике.