Тестовый крест
Согласно закону доминирования в генетике , особь, проявляющая доминантный фенотип , может содержать либо две копии доминантного аллеля ( гомозиготная доминантность), либо по одной копии каждой доминантной и рецессивной аллели ( гетерозиготная доминантность). [ 1 ] Выполняя тестовое скрещивание, можно определить, является ли особь гетерозиготной или гомозиготной доминантной. [ 1 ]
При тестовом скрещивании рассматриваемую особь скрещивают с другой особью, гомозиготной по рецессивному признаку, и потомство от тестового скрещивания. исследуют [ 2 ] Поскольку гомозиготная рецессивная особь может передавать только рецессивные аллели, аллель, которую передает рассматриваемая особь, определяет фенотип потомства. [ 3 ] Таким образом, этот тест дает две возможные ситуации:
- Если какое-либо из потомков проявляет рецессивный признак, рассматриваемая особь является гетерозиготной по доминантному аллелю. [ 1 ]
- Если все произведенное потомство демонстрирует доминантный признак, рассматриваемая особь является гомозиготной по доминантному аллелю. [ 1 ]
История
[ редактировать ]Первое использование тестовых скрещиваний было в экспериментах Грегора Менделя по гибридизации растений . Изучая наследование доминантных и рецессивных признаков у растений гороха, он объясняет, что «значение» (теперь называемое зиготностью ) особи для доминантного признака определяется моделями экспрессии следующего поколения. [ 4 ]
Повторное открытие работ Менделя в начале 1900-х годов привело к взрыву экспериментов, использующих принципы тестовых скрещиваний. В 1908-1911 годах Томас Хант Морган проводил тестовые скрещивания, определяя характер наследования мутации белого цвета глаз у дрозофилы. [ 5 ] Эти тестовые перекрестные эксперименты стали отличительными чертами в открытии признаков, сцепленных с полом .
Типы тестовых кроссов
[ редактировать ]Тестовое скрещивание включает скрещивание отдельного организма с доминантным генотипом или фенотипом с другим организмом, обладающим рецессивным генотипом или фенотипом. Чтобы лучше понять концепцию тестового скрещивания, давайте рассмотрим различные типы скрещиваний с участием одного или нескольких интересующих генов.
Моногибридные скрещивания (тестовое скрещивание одного гена)
[ редактировать ]Моногибридное скрещивание — это процесс оплодотворения, в котором участвуют два чистокровных родителя, отличающихся только одним признаком, в результате чего полученное потомство становится моногибридом. Он используется для тестирования только одного типа гена или фенотипа. [ 6 ]
Моногибрид, также называемый «тестовым скрещиванием одного гена», используется для наблюдения за тем, как гомозиготное потомство экспрессирует гетерозиготные генотипы, унаследованные от своих родителей.
Имплантация моногибридного скрещивания включает обозначение аллелей с помощью символов – рецессивный аллель часто обозначается строчной буквой, а доминантный аллель обозначается прописной буквой. Отмечают фенотип и генотип обоих скрещивающихся родителей, включая генотип гамет родительского поколения. Предсказания комбинаций гамет будут построены на квадрате Пеннета . [ нужна ссылка ]
Проводя моногибридное скрещивание, Мендель начал эксперимент с парой растений гороха, демонстрирующих контрастные признаки: одно было высоким, а другое карликовым. В результате перекрестного опыления полученные растения-потомки проявили высокий признак. Эти гибриды первого поколения были названы F1 , а их потомство - дочерним или потомством F1.
Мендель заметил, что характеристики, отсутствовавшие в поколении F1, вновь появились в поколении F2. Подавленный признак он назвал рецессивным, а выраженные признаки — доминантным. [ нужна ссылка ]
Дигибридные скрещивания (тестовое скрещивание двух генов)
[ редактировать ]Кроме того, Мендель решил изучить результат скрещивания двух растений, являющихся гибридами по одному признаку. Это исследование было направлено на определение закономерностей наследования двух характеристик одновременно и проверку гипотезы о том, что наследование одного признака останется независимым от другого. Этот эксперимент, названный дигибридным скрещиванием или «тестовым скрещиванием двух генов», был основан на принципе сегрегации . При проведении дигибридного тестового скрещивания выбирают два доминантных фенотипических признака и скрещивают их с родителями, проявляющими двойные рецессивные признаки. Затем анализируются фенотипические характеристики поколения F1. При таком тестовом скрещивании, если испытуемый является гетерозиготным, фенотипическое соотношение обычно составляет 1:1:1:1. [ 7 ]
Чтобы проверить идею Менделя, он провел сложные скрещивания с чистопородными растениями по двум признакам: цвету семян (желтые и зеленые), форме семян (круглые и морщинистые). Он скрещивал растения с морщинистыми и желтыми семенами и растения с круглыми и зелеными семенами. Благодаря более ранним скрещиваниям с моногибридами Мендель ожидал, что круглые и желтые семена будут доминировать при чистопородном скрещивании, и именно это он и наблюдал. [ 8 ]
Применение в модельных организмах
[ редактировать ]Тестовые кресты имеют множество применений. Модельные организмы , такие как Caenorhabditis elegans и Drosophila melanogaster , обычно используются для тестовых скрещиваний. Основные процедуры проведения тестовых скрещиваний этих организмов представлены ниже:
К. Элеганс
[ редактировать ]
Чтобы провести тестовое скрещивание с C. elegans, поместите червей с известным рецессивным генотипом с червями неизвестного генотипа на чашку с агаром. Дайте самцам и червям-гермафродитам время спариться и произвести потомство. С помощью микроскопа соотношение рецессивного и доминантного фенотипов позволит определить генотип доминантного родителя. [ 9 ]
Д. меланогастер
[ редактировать ]Чтобы провести тестовое скрещивание с D. melanogaster, выберите признак с известным доминантным и рецессивным фенотипом. Красный цвет глаз является доминантным, а белый — рецессивным. Возьмите девственных самок с белыми глазами и молодых самцов с красными глазами и поместите их в одну пробирку. Как только потомство начнет появляться в виде личинок, удалите родительские линии и наблюдайте за фенотипом взрослых потомков. [ 10 ]
Ограничения
[ редактировать ]Существует множество ограничений для тестирования кроссов. Это может быть трудоемкий процесс, поскольку некоторым организмам требуется длительное время роста в каждом поколении, чтобы проявить необходимый фенотип. [ 11 ] О большом количестве потомков также необходимо иметь достоверные данные благодаря статистике. [ 12 ] Тестовые скрещивания полезны только в том случае, если доминирование полное. Неполное доминирование — это когда доминантный аллель и рецессивный аллель объединяются, образуя смесь двух фенотипов у потомства. Тестовые скрещивания также неприменимы с кодоминантными генами, где будут выражены оба фенотипа гетерозиготного признака. Еще одним ограничением являются эпистатические мутации , при которых экспрессия одного гена подавляется экспрессией другого гена. [ 13 ] Признак также может определяться несколькими генами, что известно как полигенное наследование . Гены также имеют разные уровни пенетрантности , что определяет степень их экспрессии. Кроме того, окружающая среда влияет на экспрессию множества генов, поэтому во многих случаях тест на скрещивание становится неприменимым.
По мере появления более совершенных методов определения генотипа тестовое скрещивание становится все менее распространенным в генетике. Генетическое тестирование и картирование генома — это современные достижения, которые позволяют получить более эффективную и подробную информацию о генотипе человека. [ 14 ] Однако тестовые скрещивания используются и по сей день и создали прекрасную основу для разработки более сложных методов.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с д Гай, Дж.; Он, Дж. (2013), «Тестовый крест» , Энциклопедия генетики Бреннера , Elsevier, стр. 49–50, doi : 10.1016/b978-0-12-374984-0.01529-1 , ISBN 978-0-08-096156-9 , получено 25 октября 2020 г.
- ^ Гриффитс Дж. Ф., Гелбарт В.М., Левонтин Р.К., Весслер С.Р., Сузуки Д.Т., Миллер Дж.Х. (2005). Введение в генетический анализ . Нью-Йорк: WH Freeman and Co., стр. 34–40 , 473–476, 626–629. ISBN 0-7167-4939-4 .
- ^ Фриман, С; Харрингтон, М; Шарп, Дж (2014). «Использование Testcross для подтверждения прогнозов». Биологические науки (индивидуальное издание для Университета Британской Колумбии) . Торонто, Онтарио: Pearson Canada. п. 260.
- ^ Мендель, Грегор; Бейтсон, Уильям (1925). Опыты по гибридизации растений . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета. стр. 323–325.
- ^ «Томас Хант Морган и открытие половой связи | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 25 октября 2020 г.
- ^ «12.2C: Подход Паннета-сквера к моногибридному кресту» . Свободные тексты по биологии . 12 июля 2018 г. Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ «Тестовые кресты | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ «Грегор Мендель и принципы наследования | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ Фэй, Дэвид С. (2018). «Классические генетические методы» . WormBook: Интернет-обзор биологии C. Elegans . Червячная книга: 1–58. дои : 10.1895/wormbook.1.165.1 . ПМК 4127492 . ПМИД 24395816 .
- ^ Лоуренс, Питер А. (1995). Создание мухи: генетика животного дизайна . Оксфорд [Англия]: Blackwell Science. ISBN 0-632-03048-8 . OCLC 24211238 .
- ^ Ориас, Эдуардо (2012). «Глава 10 - Генетика Tetrahymena thermophila: концепции и приложения». Методы клеточной биологии . Том. 109. Эльзевир. стр. 301–325. дои : 10.1016/B978-0-12-385967-9.00010-4 . ISBN 978-0-12-385967-9 . ПМИД 22444149 .
- ^ Лобо, И. «Генетика и статистический анализ | Изучайте науку в Scitable» . www.nature.com . Проверено 25 октября 2020 г.
- ^ «Эпистаз» . www.genome.gov . Проверено 15 февраля 2024 г.
- ^ Озгюч, Мерал (2011). «Генетическое тестирование: прогностическая ценность генотипирования для диагностики и лечения заболеваний» . Журнал ЭПМА . 2 (2): 173–179. дои : 10.1007/s13167-011-0077-y . ISSN 1878-5077 . ПМЦ 3405385 . ПМИД 23199147 .