Анализирующее скрещивание

Анализирующее скрещивание используется для выяснения неизвестного генотипа одного из родителей. Генотип может быть неизвестен, когда по фенотипу нельзя сделать однозначный вывод о породившем его генотипе. Например, при полном доминировании экземпляры с генотипами AA и Aa имеют одинаковый фенотип.

В качестве второго родителя при анализирующем скрещивании выступает так называемый анализатор – особь с исключительно рецессивными аллелями по исследуемым генам. Он образует гаметы только одного типа. На фоне рецессивных аллелей становятся «видны» аллели первого родителя.

При анализирующем скрещивании расщепление по фенотипу совпадает с расщеплением по генотипу, что позволяет сделать вывод о генотипе исследуемого родителя.

Например, имеется особь с доминантным фенотипом и неизвестным генотипом: A- (вместо знака "-" может быть аллель a или A). При скрещивании с рецессивным экземпляром aa возможны два случая:

• Все гибриды первого поколения (F₁) будут иметь доминантный фенотип. В этом случае исследуемый экземпляр имел генотип AA, так как он образует гаметы одного типа – с доминантным аллелем. При сочетании с рецессивным аллелем анализатора образуются только гетерозиготы Aa. То есть результатом анализирующего скрещивания будет единообразие всех потомков как по генотипу, так и фенотипу.

• Половина F₁ будет иметь доминантный признак, половина – рецессивный. В этом случае генотип родителя Aa, так как он образует гаметы двух типов в равных количествах – с аллелем A и аллелем a. При сочетании с рецессивным аллелем анализатора образуются генотипы Aa и aa в соотношении 1 : 1, имеющие разный фенотип.

При дигибридном анализирующем скрещивании зачастую можно сделать вывод не только о генотипе родителя, но и о сцеплении генов. Например, имеется особь доминантная по двум признакам: A-B-. При одном и том же фенотипе ее генотип может быть AABB, AaBB, AABb, AaBb. Задача ‒ выяснить какой именно?

В случае генотипа AABB все потомки от анализирующего скрещивания будут иметь генотип AaBb и такой же как у исследуемого родителя фенотип. Сделать вывод о сцепленности генов A и B, т. е. локализации их в одной хромосоме, нельзя.

Генотип AaBB образует гаметы AB и aB в равных количествах. При сочетании с гаметами ab анализатора образуются в равных соотношениях генотипы AaBb и aaBb, имеющие разный фенотип по первому гену, а значит исследуемый родитель был по нему гетерозиготой, в то время как по второму – доминантной гомозиготой. Здесь также нельзя сделать вывод о сцеплении генов.

В случае AABb генотипы F₁ будут AaBb и Aabb. Случай аналогичен предыдущему, за исключением того, что исследуемый организм был гетерозиготен по второму признаку.

Если же генотип исследуемой особи AaBb, то при отсутствии сцепления она образует четыре типа гамет AB, aB, Ab, ab в равных количествах, что при анализирующем скрещивании даст четыре генотипа AaBb, aaBb, Aabb, aabb. У всех четырех фенотипы будут разные и соотношение между ними будет 1 : 1 : 1 : 1. У особей AaBb проявятся два доминантных признака, у особей Aabb – доминантный признак только по первому гену, у особей aaBb – доминантный признак только по второму гену, особи aabb будут рецессивны по обоим генам.

Таким образом, в зависимости от того, какое из четырех соотношений потомков наблюдается в анализирующем скрещивании, делается вывод о генотипе исследуемой особи.

Однако, если, например, аллели A и B сцеплены между собой в одной хромосоме, а аллели a и b в другой, то образуются гаметы только двух типов AB и ab. Половина F₁ будет AaBb, вторая половина – aabb.

На самом деле такое полное сцепление редкость. Из-за того, что при мейозе протекает кроссинговер и гомологичные хромосомы обмениваются участками, какой-то процент гамет будет содержать рекомбинантные хромосомы Ab и aB. Однако их будет меньше, чем «нормальных». В результате даже при сцеплении генов образуются четыре фенотипа, но их соотношение далеко не 1 : 1 : 1 : 1. Генотипов AaBb и aabb будет больше, рекомбинантных Aabb и aaBb – меньше.

Сцепленными могут оказаться аллели A и b, в то время как аллель a будет сцеплена с B. В этом случае, если не учитывать кроссинговер, образуются гаметы Ab и aB. Результатом анализирующего скрещивания будут генотипы Aabb и aaBb.

С учетом кроссинговера этих генотипов будет больше, меньше будет AaBb и aabb.

Допустим, в результате дигибридного анализирующего скрещивания было получено соотношение фенотипов 5 : 2 : 2 : 5. Пусть будет, что на 5 доминантных по двум признакам экземпляров приходится 5 рецессивных по обоим признакам и по 2, которые доминантны только по одному из признаков. То есть расщепление по генотипу будет таким: 5 (AaBb) : 2 (Aabb) : 2 (aaBb) : 5 (aabb).

Преобладание в гибридах от анализирующего скрещивания одних генотипов над другими, а не полное исключение последних, говорит о том, что наблюдается неполное сцепление генов. Гамет с исходным сцеплением генов всегда больше, чем с новым, которое образуется в результате кроссинговера.

Здесь исходными группами сцепления являются гены A и B, в то время как гены a и b находятся в другой хромосоме. Поэтому гамет AB и ab образовалось больше. Соответственно в результате анализирующего скрещивания гибридов AaBb и aabb оказалось больше. Если бы сцепление было полным, то были бы получены только такие гибриды. Однако из-за кроссинговера в части клеток появились рекомбинантные хромосомы с новыми группами сцепления – Ab и aB, что привело к появлению некоторого количества гибридов Aabb и aaBb.

Таким образом, по наблюдаемым результатам анализирующего скрещивания можно сделать вывод о генотипе исследуемого родителя, а также о наличии определенных групп сцепления генов.