Bài 11: Liên kết gene và hoán vị gene
Nội dung lý thuyết
I. Liên kết gene
1. Thí nghiệm về liên kết gene của Morgan
a) Tiến trình thí nghiệm và kết quả
- Ở ruồi giấm, tính trạng màu thân và kích thước cánh do hai gene khác nhau nằm trên NST thường quy định. Mỗi tính trạng có hai kiểu hình khác nhau: màu thân xám và thân đen, kích thước cánh bình thường gọi là cánh dài và kích thước cánh rất nhỏ gọi là cánh cụt.
- Tiến hành phép lai, Morgan nhận thấy kết quả của phép lai phân tích không cho tỉ lệ phân li kiểu hình (1:1:1:1) theo quy luật phân li độc lập của Mendel. Ngược lại, ông thấy hiện tượng di truyền cùng nhau của cặp tính trạng màu thân và kích thước cánh, trong đó thân xám luôn di truyền cùng cánh dài và thân đen luôn di truyền cùng cánh cụt. Morgan cho rằng gene quy định màu thân và gene quy định kích thước cánh nằm trên cùng một NST và có sự liên kết với nhau gọi là liên kết gene.
b) Cơ sở tế bào học
- Mỗi gene nằm trên NST tại một vị trí xác định gọi là locus, các gene phân bố dọc theo chiều dài của NST, các NST phân li trong giảm phân dẫn tới các gene trên cùng một NST phân li cùng nhau.
- Liên kết gene là hiện tượng các gene trên cùng một NST di truyền cùng nhau.
2. Vai trò của liên kết gene
- Trong tự nhiên: các gene có lợi, đảm bảo cho sinh vật thích nghi với môi trường có thể được tập hợp trên cùng một NST. Các gene này luôn di truyền cùng nhau đảm bảo duy trì sự ổn định của loài.
- Trong chọn, tạo giống: các chỉ thị phân tử được sử dụng để hỗ trợ việc sàng lọc, lựa chọn kiểu hình mong muốn của vật nuôi hay giống cây trồng.
II. Hoán vị gene
1. Thí nghiệm về hoán vị gene của Morgan
a) Tiến trình thí nghiệm và kết quả
- Morgan tiếp tục nghiên cứu sự di truyền của tính trạng màu thân và kích thước cánh ruồi giấm. Kết quả phép lai thu được có sự xuất hiện tổ hợp kiểu hình mới khác với kiểu hình của bố mẹ, bao gồm thân xám, cánh cụt và thân đen, cánh dài.
b) Cơ sở tế bào học
- Ngày nay, người ta biết rằng, trong quá trình giảm phân hình thành giao tử, ở kì đầu của giảm phân I, ở một số tế bào đã xảy ra hiện tượng trao đổi chéo giữa các chromatid không chị em trong cặp NST kép tương đồng dẫn tới sự hoán đổi vị trí của các gene. Vì thế hiện tượng di truyền mà Morgan phát hiện được ở thí nghiệm trên gọi là hoán vị gene.
- Hoán vị gene là hiện tượng các allele tương ứng của một gene trao đổi vị trí cho nhau trên cặp NST tương đồng, làm xuất hiện các tổ hợp gene mới, từ đó dẫn tới tạo thành các tổ hợp kiểu hình mới. Tần số hoán gene được tính bằng tỉ lệ phần trăm các giao tử tái tổ hợp. Tần số hoán vị gene luôn nhỏ hơn hoặc bằng 50%.
2. Vai trò của hoán vị gene
- Làm tăng nguồn biến dị di truyền cho quá trình tiến hoá và chọn giống.
- Dựa vào tần số hoán vị gene, các nhà khoa học có thể thiết lập được bản đồ khoảng cách tương đối giữa các gene trên NST, gọi là bản đồ di truyền.
III. Bản đồ di truyền
1. Khái niệm
- Là sơ đồ biểu diễn trật tự sắp xếp và khoảng cách tương đối giữa các gene trên NST.
2. Ý nghĩa
- Bản đồ di truyền với thông tin về tần số hoán vị gene giữa hai gene có thể giúp dự đoán tần số các tổ hợp gene mới trong các phép lai. Điều này có ý nghĩa trong việc chọn, tạo giống.
IV. Quan điểm của Mendel và Morgan về tính quy luật của hiện tượng di truyền
- Mendel với công trình nghiên cứu trên đậu Hà Lan đã phát hiện ra các quy luật di truyền đặt nền móng cho di truyền học hiện đại. Ông đề xuất giả thuyết nghiên cứu dựa trên quan điểm về sự tồn tại của các cặp nhân tố di truyền, các nhân tố di truyền này tồn tại riêng rẽ, không pha trộn và phân li độc lập với nhau, mỗi nhân tố di truyền được truyền từ bố, mẹ và có sự kết hợp ngẫu nhiên ở đời con. Dựa trên quan điểm này, Mendel đã áp dụng mô hình toán học để phân tích kết quả nghiên cứu.
- Công trình nghiên cứu của Morgan và các đồng nghiệp đã khẳng định và mở rộng học thuyết di truyền của Mendel. Đó là nhân tố di truyền của Mendel (gene) nằm trên NST, các gene chỉ phân li độc lập khi nằm trên các NST khác nhau. Các gene nằm trên cùng một NST thường di truyền cùng nhau, trình tự các gene trên NST có thể được xác định dựa trên tần số hoán vị gene.