Liên kết gen- Hoán vị gen

LIÊN KẾT GEN VÀ HOÁN VỊ GEN

A. LÝ THUYẾT CẦN NHỚ

I. LIÊN KẾT GEN:

1. Thí nghiệm của Morgan trên ruồi giấm:

P_tc: (cái) thân xám, cánh dài x (đực) thân đen, cánh ngắn

F₁: 100% thân xám, cánh dài

Lấy con đực ở F1 thân xám, cánh dài lai con cái thân đen, cánh ngắn

F_a: 1 xám, dài : 1 đen, ngắn

2. Giải thích kết quả phép lai thuận:

- Đời F1 cho kết quả 100% ruồi thân xám, cánh dài → thân xám là trội so với thân đen, cánh dài là trội hơn so với cánh ngắn.

- P thuần chủng, khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản à F1 dị hợp về 2 cặp gen, nếu lai với đồng hợp lặn (đen, ngắn) sẽ cho tỉ lệ: 1: 1: 1: 1. nhưng F1 cho tỉ lệ 1: 1→ F1 chỉ tạo 2 loại giao tử

- Điều này được giải thích bằng hiện tượng liên kết gen: 2 cặp gen quy định 2 cặp tính trạng cùng nằm trên một cặp NST tương đồng (gen quy định tính trạng màu thân và hình dạng cánh nằm trên cùng 1 NST) àchúng sẽ liên kết nhau trong di truyền.

- Các gen trên cùng 1 NST di truyền cùng nhau gọi là hiện tượng liên kết gen. Nhóm các gen trên cùng 1 NST di truyền cùng nhau gọi là nhóm gen liên kết.

→ Số lượng nhóm liên kết của 1 loài = số lượng NST đơn bội.

Ví dụ: một loài có bộ NST 2n = 24 → loài trên có 12 nhóm gen liên kết

3. Sơ đồ lai

P_tc: (cái) thân xám, cánh dài x (đực) thân đen, cánh ngắn

F₁: 100% thân xám, cánh dài

Lai phân tích thuận

F_b (đực) thân xám, cánh dài x con cái thân đen, cánh ngắn

F2: 1 xám, dài: 1 đen, ngắn

II. HOÁN VỊ GEN:

1. Thí nghiệm của Morgan và hiện tượng HVG:

P_tc: (cái) thân xám, cánh dài x (đực) thân đen, cánh ngắn

F1: 100% thân xám, cánh dài

Lấy con cái ở F1 thân xám, cánh dài x con đực thân đen, cánh ngắn

F₂: 965 con xám, dài (41,5 %) : 944 con đen, ngắn → (41,5 %)

906 con xám, ngắn (8,5 %) : 185 con đen, dài → (8,5 %)

2. Giải thích – cơ sở tế bào học của hiện tượng

- F1: 100% xám, dài xám, dài là tính trạng trội so với đen, ngắn

- P thuần chủng, khác nhau về 2 cặp tính trạng tương phản → F1 dị hợp về 2 cặp gen, nếu lai với đồng hợp lặn (đen, ngắn) sẽ cho tỉ lệ: 1: 1: 1: 1 nhưng F1 cho tỉ lệ: 965: 944: 206: 185 và có biến dị tổ hợp (xám, ngắn và đen, dài).

→ Điều này được giải thích bằng hiện tượng hoán vị gen:

- Trong quá trình phân bào, ở kỳ trước 1 của quá trình giảm phân đã xảy ra hiện tượng bắt chéo giữa 2 crômatit khác nguồn trong 4 crômatit của cặp NST kép tương đồng. Sau đó ở một vài tế bào đôi khi xảy ra hiện tượng trao đổi đoạn làm cho các gen trên 2 đoạn NST cũng trao đổi chỗ cho nhau là hoán vị gen

Ví dụ: Trong cơ quan sinh dục của một loài có 100 tế bào tiến hành giảm phân, trong đó có 20 tế bào có xảy ra trao đổi chéo. Tính tần số hoán vị gen?

- 1 tế bào mẹ qua giảm phân tạo được 4 tế bào con → 100 tế bào giảm phân tạo thành 400 giao tử

- 1 tế bào xảy ra hoán vị sẽ tạo được 2 loại giao tử hoán vị → 20 tế bào hoán vị sẽ tạo được 40 giao tử hoán vị

- Giả sử tất cả 100 tế bào cùng xảy ra trao đổi chéo thì tần số cũng chỉ đạt 50% mà thôi.

- Tần số hoán vị gen dao động từ 0 → 50%, 2 gen nằm gần nhau thì tần số trao đổi chéo càng thấp

- Tần số hoán vị không bao giờ vượt quá 50% vì hiện tượng trao đổi chéo chỉ xảy ra giữa 2 trong 4 crômatit trong cặp NST kép tương đồng.

3. Sơ đồ lai

P_tc: (cái) thân xám, cánh dài x (đực) thân đen, cánh ngắn

F₁: 100% thân xám, cánh dài

Lai phân tích nghịch

F_b (cái) thân xám, cánh dài x (đực) thân đen, cánh ngắn

F₂: 965 con xám, dài → (41,5 %) 944 con đen, ngắn → (41,5 %)

206 con xám, ngắn → (8,5 %) 185 con đen, dài → (8,5 %)

4. Kết luận:

- Do các gen có xu hướng liên kết hoàn toàn nên hiện tượng hoán vị gen ít xảy ra.

- Các giao tử hoán vị gen chiếm tỉ lệ thấp

- Tần số hoán vị gen thể hiện lực liên kết và khoảng cách tương đối của các gen.

III. Ý NGHĨA CỦA HIỆN TƯỢNG LIÊT KẾT GEN VÀ HOÁN VỊ GEN

- Liên kết gen hoàn toàn đảm bảo sự di truyền ổn định của nhóm tính trạng quý.

- Hoán vị gen làm tăng số biến dị tổ hợp, tạo ra nhóm gen liên kết quý, là cơ sở để lập bản đồ di truyền.

- Bản đồ di truyền là sơ đồ phân bố các gen trên NST của một loài. Khi lập bản đồ di truyền cần phải xác định số nhóm gen liên kết cùng với việc xác định trình tự và khoảng cách phân bố cùa các gen trong nhóm gen liên kết trên NST. Khoảng cách giữa các gen trên NST được tính bằng đơn vị cM (centiMorgan) (1cM = 1%)

B. BÀI TẬP VẬN DỤNG

Bài 1: Làm thế nào có thể phát hiện được 2 gen nào đó liên kết hay phân li độc lập?

Sử dụng phép lai phân tích ta có thể xác định 2 gen nào đó là phân li độc lập nhau hay liên kết với nhau.

Nếu kết quả lai phân tích cho tỉ lệ phân li kiểu hình 1 : 1 : 1 : 1 thì hai gen quy định 2 tính trạng nằm trên 2 NST khác nhau còn nếu tỉ lệ phân li kiểu hình là 1: 1 thì 2 gen liên kết hoàn toàn với nhau.

Nếu kết quả lai phân tích cho ra 4 kiểu hình với tỉ lệ không bằng nhau trong đó loại kiểu hình chiếm đa số (trên 50%) thì 2 gen cùng nằm trên 1 NST và đã có hoán vị gen xảy ra.

Bài 2: Có thể dùng những phép lai nào để xác định khoảng cách giữa 2 gen trên NST? Phép lai nào hay được dùng hơn? Vì sao?

Phép lai phân tích. Để xác định tần số hoán vị gen, người ta lại hay dùng phép lai phân tích mà không dùng phép lai F, X F. Vì trao đổi chéo có thể chỉ xảy ra ở một giới và như vậy dùng phép lai F X F có thể sẽ không phát hiện ra. Ngoài ra, nếu trao đổi chéo xảy ra ở cả hai giới và với tần số thấp thì chúng ta cần phải có một số lượng cá thể F -> phải rất lớn thì mới có thể phát hiện ra được những tổ hợp gen mới xuất hiện do hoán vị gen. Trong khi đó, nếu dùng phép lai phân tích thì ta có thể dễ dàng phát hiện ra các tổ hợp gen mới.

Bài 3: Ruồi giấm có 4 cặp NST. Vậy ta có thể phát hiện được tối đa là bao nhiêu nhóm gen liên kết?

Các gen quy định tính trạng này nằm trên cùng một nhiễm sắc thể được di truyền cùng nhau và tạo thành nhóm gen liên kết.

Ruồi giấm có 4 cặp NST. Vậy ta có thể phát hiện được tối đa là 4 nhóm gen liên kết.

Bài 4*: Làm thế nào có thể chứng minh được 2 gen có khoảng cách bằng 50 cm lại cùng nằm trên một NST?

Hướng dẫn giải bài 4:

Chỉ có thể biết được hai gen nào đó có tần số hoán vị gen bằng 50% thực sự nằm trên cùng một nhiễm sắc thể khi xét thêm một gen thứ 3 nằm giữa hai gen mà ta quan tâm.

Khi hai gen nằm khá gần nhau trên một nhiễm sắc thể thì chỉ có một số ít tế bào bước vào giảm phân có xảy ra trao đổi chéo dẫn đến hoán vị gen. Vì vậy, tỉ lệ % 18 giao tử có hoán vị gen trên tổng số giao tử luôn nhỏ hơn 50%. Thực tế cho thấy các gen nằm càng xa nhau trên nhiễm sắc thể thì xác suất để xảy ra trao đổi chéo giữa chúng càng lớn và ngược lại. Đối với các nhiễm sắc thể lớn, những gen nằm ở hai đầu của nhiễm sắc thể thì hoán vị gen xảy ra ở hầu hết các tế bào khi bước vào giảm phân và khi đó tần số hoán vị gen có thể bằng 50%.

C. BÀI TẬP TỰ LUYỆN

Câu 1: Ở các loài sinh vật lưỡng bội, số nhóm gen liên kết ở mỗi loài bằng số

A. tính trạng của loài

B. NST trong bộ lưỡng bội của loài

C. NST trong bộ đơn bội của loài

D. giao tử của loài

Câu 2: Ở cà chua, alen A: thân cao, a: thân thấp, B: quả tròn, b: bầu dục. Các gen cùng nằm trên 1 cặp NST tương đồng và liên kết chặt chẽ trong quá trình di truyền. Cho lai giữa hai giống cà chua thuần chủng : thân cao, quả tròn với thân thấp, quả bầu dục được F1. Khi cho F1 tự thụ phấn thì các cây F2 sẽ phân tính theo tỉ lệ:

A. 3 cao, tròn : 1 thấp, bầu dục

B. 1 cao, bầu dục : 2 cao, tròn : 1 thấp, tròn

C. 3 cao, tròn : 3 cao, bầu dục : 1 thấp, tròn : 1 thấp, bầu dục

D. 9 cao, tròn : 3 cao, bầu dục : 3 thấp, tròn : 1 thấp, bầu dục

Câu 3: Ở một loài thực vật, alen A quy định thân cao, alen a : thân thấp; alen B : quả đỏ, alen b : quả trắng. Biết các gen liên kết hoàn toàn với nhau, cho cây có kiểu gen Ab//aB giao phấn với cây có kiểu gen ab//ab thì tỉ lệ kiểu hình thụ được ở F1 là:

A. 1 cây thân cao, quả đỏ : 1 cây thân thấp, quả trắng

B. 3 cây thân cao, quả trắng : 1 cây thân thấp, quả đỏ

C. 1 cây thân cao, quả trắng : 1 cây thân thấp, quả đỏ

D. 9 cây thân cao, quả trắng : 7 cây thân thấp, quả đỏ

Câu 4: Ở một loài thực vật, alen A quy định thân cao, alen a : thân thấp; alen B : quả đỏ, alen b : quả trắng. Cho 2 cây có kiểu gen Ab//aB giao phấn với nhau. Biết rằng cấu trúc NST của 2 cây không thay đổi trong giảm phân, tỉ lệ kiểu hình ở F1 là:

A. 1 cây thân cao, quả đỏ : 1 cây thân thấp, quả trắng

B. 3 cây thân cao, quả trắng : 1 cây thân thấp, quả đỏ

C. 1 cây thân cao, quả đỏ : 1 cây thân cao, quả trắng : 1 cây thân thấp, quả đỏ : 1 cây thân thấp, quả trắng

D. 1 cây thân cao, quả trắng : 2 cây thân cao, quả đỏ : 1 cây thân thấp, quả đỏ

Câu 5: Cho cá thể có kiểu gen AB//ab (các gen liên kết hoàn toàn) tự thụ phấn. F1 thu được loại kiểu gen này với tỉ lệ

A. 50% B. 25%

C. 75% D. 100%

Câu 6: Một cá thể có kiểu gen AB//ab DE//de. Nếu các cặp gen liên kết hoàn toàn trong giảm phân thì tạo ra bao nhiêu loại giao tử?

A. 9 B. 4

C. 8 D. 16

Câu 7: Một cá thể có kiểu gen AB//ab DE//de. Nếu các cặp gen liên kết hoàn toàn trong giảm phân thì qua thụ phấn có thể tạo ra tối đa bao nhiêu loại dòng thuần ở thế hệ sau?

A. 9 B. 4

C. 8 D. 16

Câu 8: Một cá thể có kiểu gen AB//ab DE//de. Nếu các cặp gen liên kết hoàn toàn trong giảm phân thì qua thụ phấn có thể tạo ra tối đa bao nhiêu loại kiểu gen ở thế hệ sau?

A. 9 B. 4

C. 8 D. 16

Câu 9: Ở một loại thực vật nếu trong kiểu gen có mặt cả 2 alen trội A và B thì cho kiểu hình thân cao, nếu thiếu một hoặc cả 2 alen trội nói trên thì cho kiểu hình thân thấp. Alen D quy định hoa đỏ trội hoàn toàn so với alen d quy định hoa trắn. Cho gioa phấn giữa các cây dị hợp về 3 cặp gen trên thu được đời con phân li theo tỉ lệ 9 cây thân cao, hoa đỏ : 3 cây thân thấp, hoa đỏ : 4 cây thân thấp, hoa trắng. Biết các gen quy định các tính trạng này nằm trên NST thường, quá trình giảm phân không xảy ra đột biến và hoán vị gen. Phép lai nào sau đây là phù hợp với kết quả trên?

A. ABD//abd x ABD//abd

B. AD//ad Bb x AD//ad Bb

C. Aa Bd // bD x Aa Bd//bD

D. ABd//abD x Abd//aBD

Câu 10: Nhờ hiện tượng hoán vị gen mà các gen… (M : alen/ N : không alen) nằm trên… (C: các cặp NST tương đồng khác nhau/ D: các NST khác nhau của cặp tương đồng) có điều kiện tổ hợp với nhau trên… (K: cùng 1 kiểu gen/ S: cùng một NST) tạo thành nhóm gen liên kết.

Hãy lựa chọn các cụm từ ngữ trong ngoặc để điền vào chỗ trống trong nội dung trên cho phù hợp.

Lựa chọn đúng là:

A. M, C, K

B. M, C, S

C. N, C, S

D. M, D, S

Câu 11: Phát biểu nào dưới đây về quy luật hoán vị gen là không đúng?

A. Làm xuất hiện các tổ hợp gen mới từ sự đổi chỗ giữa các alen nằm trên các NST khác nhau của cặp tương đồng.

B. Trên cùng một NST, các gen nằm càng xa nhau thì tần số hoán vị gen càng bé và ngược lại

C. Do xu hướng chủ yếu của các gen là liên kết nên trong giảm phân tần số hoán vị gen không vượt quá 50%.

D. Cơ sở tế bào học của quy luật hoán vị gen là hiện tượng trao đổi chéo giữa các cromatit của cặp NST tương đồng xảy ra trong quá trình giảm phân I.

Câu 12: Một cá thể có kiểu gen AB//ab DE//de. Nếu hoán vị gen xảy ra ở cả 2 cặp NST tương đồng thì qua thụ phấn có thể tạo ra tối đa bao nhiêu loại kiểu gen ở thế hệ sau?

A. 9 B. 4

C. 8 D. 16

Câu 13: Một cá thể có kiểu gen AB//ab DE//de. Nếu xảy ra trao đổi chéo trong giảm phân ở cả 2 cặp NST tương đồng thì qua thụ phấn có thể tạo ra tối đa bao nhiêu loại kiểu gen ở thế hệ sau?

A. 81 B. 10

C. 100 D. 16

Câu 14: Trong quá trình giảm phân của 2 tế bào sinh tinh ở cơ thể có kiểu gen AB//ab đều xảy ra hoán vị giữa alen B và b. Cho biết không có đột biến xảy ra, tính theo lí thuyết, số loại giao tử và tỉ lệ từng loại giao tử được tạo ra từ quá trình giảm phân của 2 tế bào trên là

A. 4 loại với tỉ lệ phụ thuộc vào tần số hoán vị gen

B. 2 loại với tỉ lệ 1 : 1

C. 2 loại với tỉ lệ phụ thuộc vào tần số hoán vị gen

D. 4 loại với tỉ lệ 1 : 1 : 1 : 1

Câu 15: Một cá thể có kiểu gen Aa Bd//bD, tần số hoán vị gen giữa hai alen B và b là 20%. Tỉ lệ giao tử a BD là

A. 20% B. 5%

C. 15% D. 10%

Câu 16: Quá trình giảm phân của một tế bào sinh tinh có kiểu gen Aa Bd//bD không xảy ra đột biến nhưng xảy ra hoán vị gen giữa alen D và alen d. Theo lí thuyết, các loại giao tử được tạo ra từ quá trình giảm phân của tế bào trên là:

A. ABd, abD, aBd, AbD hoặc ABd, Abd, aBD, abD

B. ABd, aBD, abD, Abd hoặc ABd, aBD, AbD, abd

C. ABd, abD, ABD, abd hoặc aBd, aBD, AbD, Abd

D. ABD, abd, aBD, Abd hoặc aBd, abd, aBD, AbD

Câu 17: Hai tế bào sinh tinh của cơ thể có kiểu gen Aa BD//bd XMXm giảm phân bình thường, xảy ra hoán vị gen ở 1 trong 2 tế bào. Theo lí thuyết, số loại giao tử tối đa được tạo ra là:

A. 32 B. 4

C. 6 D. 8

Câu 18: Trong quá trình giảm phân ở cơ thể có kiểu gen AD//ad đã xảy ra hoán vị gen giữa alen D và d với tần số 16%. Tính theo lí thuyết cứ 1000 tế bào sinh tinh của cơ thể này giảm phân thì số tế bào không xảy ra hoán vị gen giữa D và d là

A. 160 B. 320

C. 840 D. 680

Câu 19: Ở một loài thực vật, A: thân cao, a: thân thấp; B: quả đỏ, b: quả vàng. Cho cá thể Ab//aB (hoán vị gen với tần số f = 20% ở cả 2 giới) tự thụ phấn. Tỉ lệ loại kiểu gen Ab//aB được hình thành ở F1 là

A. 16% B. 32%

C. 24% D. 51%

Câu 20: Ở một loài thực vật, tính trạng màu sắc hoa do một cặp gen quy định, tính trạng hình dạng quả do một cặp gen khác quy định. Cho cây hoa đỏ, quả tròn thuần chủng giao phấn với cây hoa vàng, quả bầu dục thuần chủng (P), thu được F1 gồm 100% cây hoa đỏ, quả tròn. Cho các cây F1 tự thụ phấn, thu được F2 gồm 4 loại kiểu hình, trong đó cây hoa đỏ, quả bầu dục chiếm tỉ lệ 9%. Biết rằng trong quá trình phát sinh giao tử đực và giao tử cái đều xảy ra hoán vị gen với tần số như nhau. Trong các kết luận sau, có bao nhiêu kết luận đúng với phép lai trên?

(1) F2 có 9 loại kiểu gen.

(2) F2 có 5 loại kiểu gen cùng quy định kiểu hình hoa đỏ, quả tròn.

(3) Ở F2, số cá thể có kiểu gen giống kiểu gen của F1 chiếm tỉ lệ 50%.

(4) F1 xảy ra hoán vị gen với tần số 20%.

A. 2 B. 3

C. 1 D. 4

Đáp án - Hướng dẫn giải

Câu 9:

Đời con: cao/thấp = 9/7; đỏ/trắng = 3/1 nhưng tỉ lệ kiểu hình về cả 2 cặp tính trạng đời con lại là: 9 : 3 : 4 = 16 tổ hợp → có sự liên kết hoàn toàn giữa 2 trong 3 cặp gen → A, D sai.

Đời con không xuất hiện kiểu hình thân cao, hoa trắng (A-B-dd) → P không cho giao tử chứa ABd → Đáp án B.

Câu 12:

Khi có hoán vị gen, cặp DE//de cho 4 loại giao tử, cặp AB//ab cũng cho 4 loại giao tử → Số dòng thuần tối đa thu được = 4 x 4 = 16.

Câu 13:

AB//ab DE//de x AB//ab DE//de = (AB//ab x AB//ab) (DE//de x DE//de) = 10 x 10 = 100 loại kiểu gen (vì khi có hoán vị gen, mỗi phép lai thành phần trên đều cho 10 loại kiểu gen ở đời con).

Câu 15:

f = 20% → BD = 10% → Tỉ lệ BD = 50% a x 10% BD = 5%.

Câu 17:

Tế bào sinh tinh có hoán vị gen cho tối đa 4 loại tinh trùng ; tế bào sinh tinh không có hoán vị gen cho tối đa 2 loại → 2 tế bào cho tối đa 6 loại tinh trùng.

Câu 18:

Mỗi tế bào sinh tinh thực hiện giảm phân có hoán vị gen tạo ra 50% số loại giao tử hoán vị, 50% giao tử bình thường → số tế bào sinh tinh xảy ra hoán vị gen = 2f = 32% → Số tế bào sinh tinh không xảy ra hoán vị gen = 68% x 1000 = 680.

Câu 19:

f = 20% → Ab = aB = 40% → Loại kiểu gen Ab//aB ở F1 chiếm 2 x 0,4Ab x 0,4aB = 0,32 = 32%.

Câu 20:

– Pt/c, F1 100% đỏ, tròn → đỏ, tròn trội hoàn toàn so với vàng, bầu ; F1 dị hợp về 2 cặp gen (AB//ab) → F1 x F1 → F2 có 10 loại kiểu gen (hoán vị 2 bên) → (1) sai.

- (2) đúng, có 5 loại kiểu gen quy định kiểu hình đỏ, tròn là: AB//AB, AB//Ab, AB//aB, AB//ab, Ab//aB.

- F2: đỏ, bầu (A-bb) = 9% → aabb = 25% - 9% = 16% → ab = 0,4 = AB ;

Ab = aB = 0,1 → Ở F2, tỉ lệ kiểu gen giống F1 = 2 x 0,4AB x 0,4ab = 0,32 → (3) sai.

- f = Ab + aB = 0,2 → (4) đúng.