Файл: Практикум по генетике.pdf

рекомбинация сцепленных генов, локализованных в одной хромосоме, то есть образование новых сочетаний генов в сестринских хроматидах.

Это явление более подробно будет рассмотрено в разделе

«хромосомная теория наследственности», но здесь для более полного понимания последствий кроссинговера рассмотрим небольшой пример:

если в паре гомологичных хромосом локализованы гены A B C , a b c

то есть в одной хромосоме – все доминантные гены, в другой -

рецессивные, то при расхождении такого бивалента без кроссинговера к полюсам клетки отойдут хромосомы с генами ABC и abc. Если же произойдет кроссинговер между A/b, образуется новое сочетание – Abc и aBC; между B/c – ABc и abC; двойной кроссинговер – AbC и aBc.

Таким образом, кроссинговер приводит к перекомбинации генетического материала, то есть к новому сочетанию аллелей.

Перекомбинация генов и различные сочетания хромосом и являются основой комбинативной изменчивости.

Второе, эквационное, деление (мейоз II) проходит аналогично митозу и приводит к образованию тетрады гаплоидных спор (рис. 1.7, 1.8).

После микроспорогенеза каждая из четырех микроспор вступает в процесс микрогаметогенеза, то есть из каждой микроспоры образуется пыльцевое зерно, в котором после первого митоза образуются вегетативная и генеративная клетки. У одних культур генеративная клетка делится митозом на 2 спермия еще в пыльцевом зерне, у других – при прорастании в пыльцевой трубке.

Таким образом, если проследить весь путь от начала делений материнской клетки микроспор до формирования мужских гамет – спермиев, можно отметить, что из одной материнской клетки

(микроспороцита) формируются 8 спермиев.

Из макроспороцита семяпочки после мейоза также образуется тетрада макроспор, но у большинства растений дальнейшее развитие и

18

превращение в зародышевый мешок претерпевает только одна

макроспора, три остальные – дегенерируют (рис. 1.8), после трех митотических делений образуется восьмиядерный зародышевый мешок с одной яйцеклеткой. Следовательно, из одной клетки макроспороцита образуется одна женская гамета.

При половом размножении в жизненном цикле высших растений и животных преобладает диплоидная стадия (спорофит), гаплоидное состояние (гаметофит) свойственно только половым клеткам.

После прорастания пыльцы на рыльце пестика происходит процесс двойного оплодотворения (рис. 1.9), в результате которого образуется диплоидная зигота (яйцеклетка + спермий), из которой будет развиваться зародыш семени, и триплоидная клетка (диплоидное центральное ядро +

спермий), из которой будет развиваться триплоидный эндосперм (рис.

1.10).

Двойное оплодотворение у растений (амфимиксис) приводит к восстановлению диплоидного состояния спорофита с новым сочетанием генов и хромосом у гибридного организма.

У некоторых видов растений описаны случаи развития зародыша без оплодотворения – апомиксис (партеногенез, апогамия, апоспория,

адвентивная эмбриония).

19

Задание 2. Хромосомы, их типы, строение, химический состав.

Кариотип, идиограмма. Гомологичность хромосом, гаплоидность и диплоидность. Зарисуйте схему строения хромосомы и типы хромосом

(метацентрическую, субметацентрическую, акроцентрическую и телоцентрическую). По какому принципу различают эти типы хромосом?

На постоянных препаратах и рисунках ознакомьтесь с кариотипами разных растений и особенностями строения хромосом. Зарисуйте разные уровни компактизации хроматина.

Задание 3. Клеточный цикл. Зарисовать схему клеточного цикла и кратко описать процессы, происходящие в разные периоды цикла, указать особенности строения хромосом (моно - или дихроматидные) и количество ДНК в них (2c, 4c).

Задание 4. Митоз, амитоз, эндомитоз и политения.

а) рассмотреть постоянные препараты с продольными срезами корешков растений (разные фазы митоза), рисунки учебника, таблицы и зарисовать клетки в состоянии интерфазы и схему митоза (профаза,

метафаза, анафаза, телофаза и цитокинез). Зарисуйте деление клеток при амитозе, эндомитозе и политенную хромосому, дайте определение этим типам деления;

б) один из зафиксированных и окрашенных ацетокармином корешков поместить на предметное стекло, скальпелем или лезвием отделить кончик корешка (он более темно окрашен) и оставить его на стекле, удалив оставшуюся часть. Фильтровальной бумагой собрать остатки фиксатора, и нанести свежую каплю 45%-ой уксусной кислоты,

накрыть покровным стеклом. Сверху положить 2-3 слоя фильтровальной бумаги (форматом немного больше покровного стекла) и осторожно надавить круговыми движениями ручкой препаровальной иглы. Снять фильтровальную бумагу и рассмотреть препарат сначала на малом, а затем на большом увеличении.

23

Задание 5.

5.1. Микроспорогенез и микрогаметогенез. Ознакомьтесь с рисунками и схемой мейоза в пыльниках растений. Рассмотрите клетки,

находящиеся в разных фазах мейоза на постоянных препаратах.

а) зарисовать микроспорогенез, то есть схему первого,

редукционного, деления: профазу I – лептотена, зиготена, пахитена,

диакинез; метафазу I; анафазу I; телофазу I и формирование диады микроспор. Зарисуйте схему второго, эквационного, деления: метафазу II;

анафазу II; телофазу II и тетраду микроспор;

б) из зафиксированных или свежих молодых бутонов пинцетом извлечь пыльник, измельчить его на предметном стекле, удалить крупные остатки тканей. Затем окрасить каплей ацетокармина, накрыть покровным стеклом и слегка подогреть препарат. После охлаждения изучить под микроскопом и определить фазы мейоза;

в) зарисовать схему микрогаметогенеза, то есть развитие пыльцевого зерна от одноядерной микроспоры до формирования зрелой трехъядерной пыльцы с мужскими гаметами – спермиями;

г) на зафиксированных пыльниках с использованием ацетотокарминового метода изучить фертильность пыльцы и зарисовать пыльцевые зерна: стерильные и фертильные. Методика работы: выделить пыльник из цветка, положить его на предметное стекло. Затем раздавит препаровальной иглой или пинцетом, убрать ткани. Капнуть несколько капель 1-3%-ного раствора ацетокармина, накрыть покровным стеклом и слегка подогреть. Через несколько минут рассмотреть препарат под микроскопом. У злаковых культур (рожь, пшеница и другие) фертильные пыльцевые зерна содержат вегетативное ядро и 2 спермия, у томата – вегетативное и генеративное ядра (деление генеративного ядра на спермии происходит при прорастании пыльцевой трубки).

5.2. Макроспорогенез (мегаспорогенез). Макрогаметогенез. Двойное оплодотворение. Ознакомиться с рисунками и схемой формирования

24

зародышевого мешка и образования женской гаметы – яйцеклетки.

Рассмотреть схему двойного оплодотворения, развития зародыша и эндосперма у растений.

Рассмотреть отдельные стадии макроспорогенеза и макрогаметогенеза на постоянных препаратах. Зарисовать: а) схему формирования тетрады гаплоидных макроспор; б) образование восьмиядерного зародышевого мешка Polygonum - типа; в) схему двойного оплодотворения.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Почему в результате митоза образуются две дочерние клетки с идентичными материнскому наборами хромосом?

2.В чем отличие клеток, образующихся после амитоза и эндомитоза?

3.Почему в результате мейоза образуются 4 клетки, неидентичные родительской по числу (гаплоидные) и по сочетанию генов и хромосом?

4.Сколько мужских гамет (спермиев) образуется из 10 исходных материнских клеток (микроспороцитов)? Объясните.

5.Сколько женских гамет (яйцеклеток) образуется из 10 исходных материнских клеток (макроспороцитов)? Объясните.

6.В чем суть двойного оплодотворения у растений?

7.Сколько хромосом имеют спермии, яйцеклетки, клетки эндосперма и интегументов завязи семяпочки у мягкой пшеницы (2n=42)?

8.Почему в год опыления на белозерной кукурузе иногда на початках появляются желтые или фиолетовые зерна?

9.В чем отличие растений, образующихся из зародыша, полученного без оплодотворения – в результате апомиксиса? Какие типы апомиксиса известны?

25

РАЗДЕЛ 2

ЗАКОНОМЕРНОСТИ НАСЛЕДОВАНИЯ ПРИ ВНУТРИВИДОВОЙ ГИБРИДИЗАЦИИ

Внутривидовая гибридизация – один из основных методов селекции растений и животных.

Любое скрещивание начинается с выявления признака. Признак в генетическом смысле – это любая особенность организма: высота, вес,

цвет глаз, форма листьев, окраска цветков и т.д.

Потомство от скрещивания двух особей с различными признаками называется гибридным, а отдельная особь – гибридом. Закономерности наследования признаков при внутривидовой гибридизации были установлены Грегором Менделем (1865 г.) с помощью гибридологического анализа. При проведении гибридологического анализа необходимо соблюдать следующие условия:

1)использовать для скрещиваний исходные формы, различающиеся по одной или нескольким парам контрастных (альтернативных) признаков;

2)рассматривать характер наследования по каждой паре признаков;

3)проводить количественный учѐт гибридных растений по всем изучаемым признакам;

4)проводить индивидуальный анализ потомства от каждого растения в ряду поколений.

2.1 Анализ расщепления при моногибридном скрещивании

Моногибридным называется скрещивание, при котором родительские формы отличаются друг от друга по одной паре признаков

(например, гладкие или морщинистые семена). Рассмотрим схему моногибридного скрещивания (рис. 2.1.)

26