Bài 38. Quy luật di truyền của Mendel

I. Ý tưởng nghiên cứu của Mendel

- Gregor Johann Mendel (1822-1884) là người đầu tiên phát hiện ra quy luật di truyền khi nghiên cứu sự di truyền các tính trạng của cây đậu hà lan.

- Đối tượng nghiên cứu là cây đậu hà lan vì có các đặc điểm phù hợp với mục tiêu nghiên cứu:

• Tự thụ phấn nghiêm ngặt;
• Thời gian sinh trưởng, phát triển ngắn;
• Có nhiều cặp tính trạng tương phản dễ nhận biết.... 

- Mendel tạo dòng thuần bằng phương pháp cho cây tự thụ phấn qua nhiều thế hệ → Tiến hành lai các cặp bố mẹ và theo dõi sự di truyền của từng cặp tính trạng qua nhiều thế hệ nối tiếp → Phân tích số liệu ghi nhận từ các phép lai và đưa ra quy luật. 

- Mendel nhận định mỗi tính trạng sẽ do một “nhân tố di truyền” quy định.

II. Phép lai một cặp tính trạng

Thí nghiệm lai một cặp tính trạng 

- Mendel tiến hành phép lai độc lập riêng rẽ đối với 7 cặp tính trạng tương phản và đều cho kết quả tương tự nhau về tỉ lệ kiểu hình ở F₁, F₂.

- Mendel nhận thấy khi lai bố mẹ thuần chủng khác nhau về một cặp tính trạng màu hoa, 100% F₁ có hoa tím, F₂ phân li theo tỉ lệ 3 hoa tím : 1 hoa trắng. Do đó, hoa tím là tính trạng trội, hoa trắng là tính trạng lặn.

• F₁ nhận nhân tố di truyền của cả cây bố và cây mẹ nhưng nhân tố di truyền quy định hoa trắng không được biểu hiện, do đó F₁ có kiểu hình hoa tím.
• Kiểu hình hoa trắng bị biến mất ở thế hệ F₁ xuất hiện trở lại ở F₂ là bằng chứng cho thấy nhân tố di truyền quy định hoa trắng tồn tại song song với nhân tố di truyền quy định tính trạng hoa tím trong cây F₁.
• Các nhân tố di truyền ở F₁ được phân li về các giao tử và tổ hợp với nhau trong quá trình thụ tinh tạo nên F₂ có tỉ lệ 3 trội : 1 lặn.

- Nội dung quy luật phân li: Hai nhân tố di truyền quy định một tính trạng phân li nhau (tách rời) trong quá trình hình thành giao tử và đi về các giao tử khác nhau. 

- Cơ sở tế bào học: Hai allele quy định một tính trạng nằm trên cặp nhiễm sắc thể tương đồng phân li trong quá trình hình thành giao tử. Sự phân li này tương ứng với sự phân li của nhiễm sắc thể trong quá trình giảm phân. Qua quá trình thụ tinh, các giao tử kết hợp ngẫu nhiên với nhau hình thành nên các tổ hợp lai.

Phép lai phân tích 

- Phép lai phân tích là phép lai giữa cá thể mang tính trạng trội chưa biết kiểu gene với cá thể mang tính trạng lặn nhằm xác định kiểu gene của cá thể mang tính trạng trội. 

III. Phép lai hai cặp tính trạng

- Mendel thực hiện phép lai giữa hai dòng thuần chủng khác nhau về hai cặp tính trạng tương phản (tính trạng màu hạt và hình dạng hạt).

- Mendel nhận thấy tỉ lệ 9:3:3:1 ở F₂ là kết quả tích tỉ lệ của các tính trạng riêng rẽ: (3 hạt vàng : 1 hạt xanh) x (3 hạt trơn : 1 hạt nhăn).

⇒ Mendel cho rằng tính trạng màu sắc hạt và hình dạng hạt di truyền độc lập với nhau. Các cặp nhân tố di truyền quy định hai cặp tính trạng tương phản đã phân li độc lập trong quá trình phát sinh giao tử và được tổ hợp ngẫu nhiên trong quá trình thụ tinh.

- Nội dung quy luật phân li độc lập: Các cặp nhân tố di truyền đã phân li độc lập trong quá trình phát sinh giao tử.

- Cơ sở tế bào học: Bố mẹ thuần chủng về hai cặp tính trạng tương phản, F₁ có kiểu gene dị hợp về hai cặp gene (AaBb). Hai cặp gene này nằm trên hai cặp nhiễm sắc thể tương đồng khác nhau, phân li độc lập với nhau trong quá trình giảm phân hình thành nên 4 loại giao tử AB, Ab, aB, ab với tỉ lệ ngang nhau. Sự tổ hợp ngẫu nhiên của các giao tử trong quá trình thụ tỉnh sẽ cho F₂ có tỉ lệ kiểu hình 9 : 3 : 3 : 1.

- Ở thế hệ F₂, bên cạnh các kiểu hình đã xuất hiện ở thế hệ P và F₁, xuất hiện một số kiểu hình khác với thế hệ trước (hạt vàng, nhăn và hạt xanh, trơn). Những kiểu hình này là biến dị tổ hợp.

⇒ Biến dị tổ hợp được hình thành thông qua quá trình giảm phân và thụ tinh.