3. Mendelovy zákony

Rostlinné modely J. G. Mendela J. G. Mendel prováděl křížení u různých taxonů s cílem získat nové okrasné formy: orlíček hledík zvonek ostřice pcháč tykev hvozdík třezalka netýkavka hrachor lnice kohoutek fiala nocenka hrušeň hrách mochna slivoň rozchodník řeřicha divizna rozrazil violka kukuřice

Alternativy kvalitativních znaků u hrachu zelená dominantní znak barva děloh žlutá recesivní znak kulatý dominantní znak tvar zrna svrasklý recesivní znak fialová dominantní znak barva květu bílá recesivní znak

Základní principy klasické genetiky Zákon o uniformitě první filiální generace a identitě reciprokých křížení Zákon o čistotě vloh a štěpení Zákon o volné kombinovatelnosti vloh.

Podmínky nutné pro platnost Mendelových zákonů Zákony platí pro znaky kvalitativní, kdy dědičnost jednoho znaku je řízena jedním genem. Mezi dvojicí genů nesmí docházet ke genové interakci. Geny, kterých se tyto zákony týkají, nesmějí být lokalizovány na pohlavních chromozómech a semiautonomních organelách. Mezi dvěma geny nesmí existovat genová vazba. Všichni jedinci i jejich gamety musejí mít shodnou životnost.

Terminologie Genotyp Sledovaný soubor genů organismu. Geny se symbolizují obvykle písmeny – gen A, gen Mlo1, Rf... Fenotyp Soubor hodnocených vlastností daného organismu Vzniká jako interakce genotypu a vlivů vnějšího prostředí.

Úplná dominance a recesivita matka X otec potomci

Neúplná dominance a recesivita matka X otec potomci

Označování generací a křížení Rodičovská generace použitá ke křížení se označuje symbolem P (parentes = rodiče). Potomci, kteří z tohoto křížení vzniknou, se označují jako generace F1 (filies = potomci). Po zkřížení dvou sourozenců z F1 generace vzniká generace F2. Po zkřížení dvou sourozenců z F2 generace vzniká generace F3 ……… Křížení se vyjadřuje symbolem X , který je zapsán mezi rodičovské genotypy nebo fenotypy.

Uniformita a štěpení (segregace) genotypová uniformita generace - všichni jedinci mají stejný genotyp. fenotypová uniformita generace - jedinci v potomstvu mají stejný fenotyp, genotypové štěpení – jedinci v generaci mají různý genotyp. fenotypovému štěpení – jedinci v generaci mají různý fenotyp Míru štěpení neboli segregace hodnotíme genotypovým a fenotypovým štěpným poměrem.

Fenotypově uniformní potomstva

Fenotypově štěpící potomstva

Gen, alela, lokus a podvojné založení dědičnosti Gen - základní jednotka dědičnosti. Alela - konkrétní forma genu. Lokus - umístění genu na chromozómu chromozóm dodaný matkou nesoucí jednu alelu „A“ chromozóm dodaný otcem nesoucí jednu alelu „A“ diploidní buňka

Alelické sestavy genotypu dominantním homozygot (AA) - obě alely dominantní, jedinec nese dominantní fenotyp recesivním homozygot (aa) - obě alely recesivní, jedinec nese recesivní vlastnost Heterozygot (Aa) - jedna alela dominantní a druhá recesivní

Monohybrid, dihybrid, … monohybrid Aa: heterozygot v jednom alelickém páru. dihybrid AaBb: heterozygot ve dvou alelických párech ???

Zákon o uniformitě F1 generace a identitě reciprokých křížení Vysvětlení na modelu barvy květu hrachu (úplná dominance) a kejklířky (neúplná dominance)

Křížení rodičovská generace P: semena F1 generace: bílé květy Křížení fialové květy rodičovská generace P: prašníky semeník opylení a oplození semena F1 generace: potomstvo F1 generace s projevem sledovaného znaku

Úplná dominance barvy květů u hrachu (Pisum sativum) P: fialová x bílá AA x aa F1: fialová Aa F1 generace je genotypově i fenotypově uniformní A a Aa

Neúplná dominance barvy květů u kejklířky (Mimulus cardinalis) P: červená x žlutá BB x bb F1: oranžová Bb F1 generace je genotypově i fenotypově uniformní B b Bb

Zákon o čistotě vloh a štěpení Alely nestejné kvality u heterozygota Aa se předávají do další generace čistě – to znamená jedna oddělená od druhé pomocí gamet. K oddělení alel dochází během meióze při tvorbě gamet. Monohybrid Aa vytváří 50% gamet nesoucích dominantní alelu „A“ a 50% gamet nesoucích recesivní alelu „a“. Rozchod alel se označuje jako segregace. Štěpení potomstva se hodnotí na základě štěpných poměrů.

Úplná dominance barvy květů u hrachu (Pisum sativum) v F2 generaci Zkřížení dvou potomků z F1 generace: fialová x fialová Aa x Aa F2: 3 fialová: AA, Aa, Aa 1 bílá: aa F2 generace štěpí genotypově v poměru 1:2:1 a fenotypově v poměru 3:1. A a AA Aa aa

Zpětné křížení neboli back-cross Křížení heterozygota Aa s homozygotním jedincem. Mohou nastat dvě situace: Bc: Aa x aa – tomuto typu křížení říkáme testovací zpětné křížení Bc: Aa x AA

Testovací zpětné křížení Bc: Aa x aa Bc: fialová x bílá Ab x aa Bc: 2 fialová: Aa, Aa 2 bílá: aa, aa Bc generace štěpí genotypově i fenotypově v poměru 1:1. A a Aa aa

Zpětné křížení Bc: Aa x AA Bc: fialová x fialová Aa x AA Bc: 4 fialová: AA, AA, Aa, Aa Bc generace štěpí genotypově v poměru 1:1. Fenotypově je Bc generace uniformní. A a AA Aa

Neúplná dominance barvy květů u kejklířky (Mimulus kardinalis) v F2 generaci Zkřížení dvou potomků z F1 generace: oranžová x oranžová Bb x Bb F2: 1 červená BB 2 oranžové Bb 1 žlutá bb F2 generace štěpí fenotypově i genotypově v poměru 1:2:1. B b BB Bb bb

Zákon o volné kombinovatelnosti vloh Volnou kombinovatelností vloh se rozumí takový rozchod alel různých alelických párů během meiotického dělení, který umožní vznik tolika typů gamet, kolik je možných typů kombinací alel podle pravidel kombinatoriky. Počet možných typů gamet je dán vzorcem 2n, kde n je stupeň hybridnosti daného jedince. Při volné kombinovatelnosti vloh vznikají všechny typy gamet se shodnou pravděpodobností.

Zákon o volné kombinovatelnosti vloh diploidní buňka 2n = 4 dihybrid AaBb gamety 1n = 2 AB Ab aB ab

Podmínka platnosti volné kombinovatelnosti vloh Každý alelický pár je lokalizován na jiném páru homologních chromozómů.

Vznik dihybrida P: AABB x aabb Gamety: AB ab F1: AaBb U hrachu je dominantní zelená barva děloh nad žlutou barvou a kulatý tvar semen nad svrasklým. P: AABB x aabb Gamety: AB ab F1: AaBb

F2 generace dihybrida F2 generace vzniká zkřížení dvou dihybridních potomků AaBb pocházejících z F1 generace. Vzhledem k tomu, že hrách je samosprašná rostlina, vzniká F2 generace spontánně samosprášením rostlin F1 generace.

Štěpení v F2 generaci dihybrida AB Ab aB ab AABB AABb AaBB AaBb AAbb Aabb aaBB aaBb aabb

Úhlopříčka homozygotů a úhlopříčka heterozygotů AB Ab aB ab AABB AABb AaBB AaBb AAbb Aabb aaBB aaBb aabb Zelenou barvou je ve čtverci F2 generace dihybrida vyznačena úhlopříčka homozygotů Červenou barvou je ve čtverci F2 generace dihybrida vyznačena úhlopříčka heterozygotů

Šlechtitelské novinky v F2 generaci F2: AaBb x AaBb P: AABB x aabb F1: AaBb AB Ab aB ab AABB AABb AaBB AaBb AAbb Aabb aaBB aaBb aabb Šlechtitelské novinky jsou definovány jako potomci, kteří se nacházejí na úhlopříčce homozygotů a odlišují se svým fenotypem i genotypem od parentální generace.