Quy luật tương tác gen và tính đa hiệu của gen

TƯƠNG TÁC GEN VÀ TÁC ĐỘNG ĐA HIỆU CỦA GEN

I. TƯƠNG TÁC GEN

1. Khái niệm

- Tương tác gen là sự tác động qua lại giữa các gen trong quá trình hình thành một kiểu hình. Ở đây chủ yếu nói đến sự tương tác giữa các gen không alen (các gen thuộc các locut gen khác nhau). 

- Thực chất, các gen không tương tác trực tiếp với nhau mà chỉ có sản phẩm của các gen tác động qua lại với nhau để tạo nên kiểu hình.

2. Các dạng tương tác gen

a. Tương tác bổ sung

- Khái niệm: Tương tác bổ sung là trường hợp 2 hay nhiều gen cùng tác động qua lại theo kiểu bổ sung cho nhau để quy định loại kiểu hình mới so với lúc nó đứng riêng. Tướng tác bổ sung làm tăng xuất hiện biến dị tổ hợp.

- Thí nghiệm: Lai 2 dòng đậu thơm thuần chủng đều có hoa màu trắng

• Bố mẹ thuần chủng: hoa trắng x hoa trắng
• Con lai thế hệ thứ nhất: 100% hoa đỏ
• Cho F₁ tự thụ phấn
• Con lai thế hệ F₂: 912 cây hoa đỏ: 708 cây hoa trắng (9 đỏ: 7 trắng)

-  Nhận xét:

• P_t/c, tương phản => F₁ có KG dị hợp.
• F₂ có 16 kiểu tổ hợp = 4gtử đực x 4 gtử cái => F₁ cho 4 loại giao tử => F₁ dị hợp 2 cặp gen phân li độc lập AaBb.
• F₁ chứa 2 cặp gen dị hợp chỉ quy định 1 tính trạng (Hoa đỏ)→ có hiện tượng 2 cặp gen không alen cùng quy định 1 cặp tính trạng (2 cặp gen đã tương tác với nhau trong qt biểu hiện của tính trạng)

- Giải thích:

• Sự có mặt của 2 alen trội nằm trên 2 NST khác nhau quy định hoa đỏ (A-B-)
• Khi chỉ có 1 trong 2 gen trội hoặc không có gen trội nào quy định hoa màu trắng ( A-bb, aaB-, aabb)

- Về mặt sinh hoá: 

• Sắc tố đỏ được tạo ra nhờ 2 yếu tố: Tiền chất do gen A tạo ra và enzim do gen B tạo ra đã xúc tác phản ứng biến đổi tiền chất A thành sắc tố đỏ.

• Trong đó alen A tổng hợp enzim A có hoạt tính, alen a tổng hợp enzim a không có hoạt tính; alen B tổng hợp enzim B có hoạt tính, alen b tổng hợp enzim b không có hoạt tính.
• Các KG A-bb, aaB-, aabb: Đều thiếu 1 trong 2 hoặc thiếu cả 2 yếu tố nên hoa có màu trắng.

- Sơ đồ lai: 

P_tc: AAbb x aaBB

G_p:    Ab   -   aB

F₁: AaBb (100% hoa đỏ)

F₁ x F₁: AaBb x AaBb

G_F1 : AB, Ab, aB, ab - AB, Ab, aB, ab

F2:

- Kết luận:

• Sự có mặt của 2 gen trội không alen (A và B) trong cùng 1 kiểu gen làm xuất hiện màu đỏ (kiểu hình mới). Ta nói A và B đã tác động bổ sung cho nhau trong việc quy định màu đỏ.
• Sự tác động riêng lẻ của các gen trội và gen lặn khác quy định kiểu hình hoa trắng.
• Tương tác kiểu bổ sung có 2 tỉ lệ F2 là: 9 : 6 : 1 và 9 : 7.

Ví dụ 1: Tương tác với tỷ lệ 9:6:1 - Hình dạng quả bí

P_t/c: AABB (Bí dẹt) ´ aabb (Bí dài)

F₁: AaBb (100% Bí tròn)

F₁ tự thụ phấn: AaBb x AaBb

G_F1: AB, Ab, aB, ab

F₂: 9 Bí dẹt (A-B-) : 6 Bí tròn (3A-bb : 3aaB-) :1 Bí dài (aabb)

Ví dụ 2: Tương tác với tỷ lệ 9: 7: Màu sắc hạt ngô

P_t/c: AAbb (hạt vàng) x aaBB (hạt vàng)

F₁: AaBb (100% hạt tím)

F₁ tự thụ phấn: AaBb x AaBb

G_F1: AB, Ab, aB, ab

F₂: 9 hạt tím (A-B-) : 7 hạt vàng (3A-bb : 3aaB : 1aabb)

Ví dụ 3: Tương tác với tỷ lệ 9:3:3:1: Hình dạng mào gà

Pt/c: AAbb (Mào hạt đậu) x aaBB (Mào hoa hồng)

F₁: AaBb (100% Mào hạt óc chó)

F₁ x F₁: AaBb x AaBb

G_F1: AB, Ab, aB, ab

F₂: 9 Mào hạt óc chó (A-B-) : 3 Mào hạt đậu (A-bb) : 3 Mào hoa hồng (aaB-) :1 Mào đơn (aabb)

b. Tương tác át chế

- Khái niệm: Là trường hợp gen này có vai trò át chế không cho gen kia biểu hiện ra kiểu hình của nó. Tương tác át chế làm giảm xuất hiện biến dị tổ hợp.

- Thí nghiệm: Màu lông chuột

• P_t/c: chuột lông nâu x chuột bạch tạng
• F₁: 100% chuột lông đen
• F₂: 9 đen : 3 nâu : 4 bạch tạng

-  Giải thích: Quy ước: B_C_ : đen ; bbC_ : nâu; B_cc và bbcc: bạch tạng

• Từ quy ước này, ta thấy rằng alen c khi ở trạng thái đồng hợp (cc) sẽ kìm hãm sự biểu hiện của B_ và bb khiến cho các kiểu B_cc và bbcc không có sắc tố (bạch tạng).
• Alen C là đột biến trội, nên mất khả năng át chế và bản thân nó không tạo màu.
• Alen trội B quy định màu đen là trội so với alen b – màu nâu (khi nó ở trạng thái đồng hợp)

=> Kết quả là B_C_ có kiểu hình lông đen và bbC_ có kiểu hình lông nâu

- Sơ đồ lai:

P_tc: Chuột nâu (bbCC) x Chuột bạch tạng (BBcc)

F₁: 100% chuột đen (BbCc)

F₁ x F₁: BbCc x BbCc = (Bb x Bb) (Cc x Cc)

=> F₂ : (3B_ : 1bb)(3C_ : 1cc) = 9 B_C_ : 3bbC_ : (3 B_cc + 1 bbcc) = 9 đen : 3 nâu : 4 bạch tạng

- Nhận xét:

• Alen trội hoặc cặp alen lặn có thể kìm hãm sự biểu hình của alen trội kia => Tỷ lệ kiểu hình sẽ là những biến dạng của tỷ lệ 9:3:3:1
• Át chế trội: A át và aa không át => F2: 12(9A-B-:3A-bb): 3 (aaB-): 1(aabb) Hoặc 13 (9A-B-:3A-bb:1aabb): 3 (aaB-)
• Át chế lặn: aa hoặc bb át: F2: 9(A-B-): 3(A-bb): 4 (3aaB-: 1aabb)

c. Tương tác cộng gộp

- Khái niệm: Tương tác cộng gộp là trường hợp 2 hay nhiều gen cùng quy định sự phát triển của 1 tính trạng. Mỗi gen trội (hay lặn) có vai trò tương đương nhau là làm tăng hoặc giảm cường độ biểu hiện tính trạng với 1 đơn vị nhất định và theo chiều hướng cộng gộp (tích lũy). Tương tác cộng gộp làm tăng xuất hiện biến dị tổ hợp.

- Tính trạng số lượng là những tính trạng do nhiều gen cùng quy định theo kiểu tương tác cộng gộp và chịu ảnh hưởng nhiều bởi môi trường.(tính trạng năng suất: sản lượng sữa, số lượng trứng gà, khối lượng gia súc, gia cầm).

- Thí nghiệm: Ở lúa mì

•  P_tc: Hạt đỏ x Hạt trắng
•  F₁: Toàn hạt đỏ 
•  F₁ tự thụ phấn =>  F₂: 15 đỏ : 1 trắng. Trong đó các hạt màu đỏ có màu sắc từ đỏ đậm đến đỏ nhạt.

- Nhận xét:

• PT/C, tương phản => F1 có KG dị hợp
• F2 có 16 kiểu tổ hợp = 4gtử đực x 4 gtử cái => F1 cho 4 loại giao tử => F1 dị hợp 2 cặp gen phân li độc lập AaBb
• F1 chứa 2 cặp gen dị hợp chỉ quy định 1 tính trạng (Hoa đỏ)→ có hiện tượng 2 cặp gen không alen cùng quy định 1 cặp tính trạng (2 cặp gen đã tương tác với nhau trong qt biểu hiện của tính trạng)

- Giải thích:

• Màu hạt đỏ đậm nhạt khác nhau tuỳ thuộc vào số lượng gen trội: Càng có nhiều gen trội thì hạt đỏ càng đậm. 
• KG lặn : biểu hiện hạt màu trắng

- Sơ đồ lai:

P_t/c: (Hạt đỏ) AABB x (Hạt trắng) aabb

F₁: AaBb (100% đỏ)

F₁ tự thụ phấn: AaBb x AaBb

F₂: (9 A_B_ : 3 A_bb : 3 aaB_ ) : 1 aabb = 15 Hạt đỏ : 1 Hạt trắng

- Kết luận:

• Những tính trạng do nhiều gen cùng quy định theo kiểu tương tác cộng gộp chịu ảnh hưởng nhiều của môi trường được gọi là tính trạng số lượng. Những tính trạng số lượng thường là những tính trạng năng suất (sản lượng thóc, sản lượng sữa, khối lượng của gia súc, gia cầm,…)
• Công thức tổng quát của Tương tác cộng gộp trương hợp n cặp gen dị hợp: 

F2: là khai triển của nhị thức Newton: (a+b)2n , trong đó: số alen trội, b: số alen lặn có mặt trong kiểu gen. a+b=2n.

- Ví dụ: màu da của người do ít nhất 3 gen (A, B,C) quy định theo kiểu tương tác cộng gộp. Ba gen nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau nhưng cùng quy định sự tổng hợp sắc tố melanin trong tế bào da.

=> Nhận xét:

• Sự xuất hiện của mỗi alen trội trong kiểu gen trên làm gia tăng khả năng tổng hợp melanine nên làm da có màu sậm hơn.
• Mỗi gen trội đều đóng góp 1 phần như nhau trong việc tổng hợp sắc tố da (tác động cộng gộp)
• Số lượng alen trội có mặt trong kiểu gen càng nhiều thì da càng sẫm màu hơn. Khi có mặt 6 alen trội thì da có màu đen thẫm nhất.

- Sơ đồ lai:

P: AABBCC (da đen) x aabbcc (da trắng)

F₁: AaBbCc (da nâu đen)

F₁ x F₁: AaBbCc (da nâu đen) x AaBbCc (da nâu đen)

F₂ : 1/64 (0 alen trội) : 6/64 (1 alen trội) : 15/64 (2 alen trội) : 20/64 (3 alen trội) : 15/64 (4 alen trội) : 6/64 (5 alen trội) : 1/64 (6 alen trội)

 

II. TÁC ĐỘNG ĐA HIỆU CỦA GEN.

- Khái niệm: Trường hợp một gen tác động đến sự biểu hiện của nhiều tính trạng khác nhau gọi là tính đa hiệu của

- Trong tế bào có nhiều gen, trong cơ thể có nhiều tế bào. Các gen trong cùng tế bào không hoạt động độc lập mà sản phẩm của chúng sau khi được tạo thành sẽ tương tác với nhiều sản phẩm của các gen khác trong cơ thể. Các tế bào trong một cơ thể cũng có tác dụng qua lại với nhau vì cơ thể là một bộ máy thống nhất.

- Ví dụ:

• Trong các thí nghiệm trên đậu Hà Lan, Menđen đã nhận thấy:
  • Giống đậu hoa tím thì hạt có màu nâu, trong nách lá có một chấm đen.
  • Giống đậu hoa trắng thì hạt có màu nhạt, trong nách lá không có chấm đen.
• Khi nghiên cứu biến dị ở ruồi giấm, Morgan cũng nhận thấy:
  • Ruồi có gen quy cánh ngắn thì đốt thân cũng ngắn, lông cứng ra, sức đẻ kém đi và tuổi thọ ngắn lại.
• Gen HbS ở người quy định sự tổng hợp chuỗi β-hemoglobin bình thường gồm 146 axit amin. Gen đột biến HbS cũng quy định sự tổng hợp chuỗi β-hemoglobin bình thường gồm 146 axit amin, nhưng chỉ khác một axit amin ở vị trí số 6 (axit amin glutamic thay bằng valin). Gây hậu quả làm biến đổi hồng cầu hình đĩa lõm thành hình lưỡi liềm -> xuất hiện hàng loạt rối loạn bệnh lí trong cơ thể.

​

• Ở người có một đột biến gen trội gây hội chứng Marfan: chân tay dài hơn, đồng thời thủy tinh thể ở mắt bị hủy hoại.