Vì sao gen ngoài nhiễm sắc thể luôn di truyền theo dòng mẹ
- 1 Lược sử nghiên cứu
- 2 Bản chất hiện tượng
- 3 Các dạng di truyền ngoài nhiễm sắc thể
- 4 Tham khảo
Lược sử nghiên cứuSửa đổi
- Thí nghiệm của Co-ren
Năm 1909, nhà di truyền học thực vật người Đức là Co-ren [Carl Correns] phát hiện ra hiện tượng này đầu tiên từ thí nghiệm ông cho tiến hành ở cây hoa phấn [Mirabilis jalapa] mà người Anh gọi là cây hoa bốn giờ [four o'clock].[1] Ông nhận thấy trên cùng một cây hoa phấn có khi có ba loại nhánh có màu sắc khác nhau [hình 1].
Hình 1: Một nhánh cây hoa phấn có ba loại nhánh khác màu.
[1] Cành và lá và cuống xanh lục rất đều [gọi tắt là xanh];
[2] Cành và lá không màu hoặ vàng rất nhạt [gọi tắt là trắng];
[3] Cành và lá có mảng trắng xen với xanh [gọi tắt là đốm].
Co-ren đã lấy hạt phấn ["bố"] ở từng loại hoa phát sinh từ mỗi loại nhánh này thụ phấn cho nhụy ["mẹ"] của từng loại hoa, đã được kết quả như bảng sau.
| TRẮNG | Trắng | Trắng | Trắng |
| XANH | Xanh | Xanh | Xanh |
| ĐỐM | Trắng | Xanh | Đốm |
Từ kết quả này, ông nhận thấy trong kiểu lai nào thì tính trạng của con cũng giống cây mẹ, tức là do mẹ quyết định, chứ không do "bố" [cây cho hạt phấn]. Bởi vì trong tất cả các phép lai, nhân tế bào "mẹ" và "bố" đều có bộ gen như nhau, nên ông khẳng định tính trạng này không di truyền theo định luật Men-đen; từ đó mà ra đời thuật ngữ "di truyền theo mẹ" [maternal inheritance].[2]
- Giải thích
Sau khi Co-ren công bố thí nghiệm trên khá lâu, một số nhà khoa học mới chỉ rõ được hiện tượng trong thí nghiệm này có bản chất là sự di truyền lục lạp. Gần đây, nghiên cứu sâu hơn về cơ chế phân tử của hiện tượng này đã xác định được rằng bộ phận màu trắng của cây hoàn toàn không có diệp lục, do một đột biến gen gây bất thường trong chuỗi phản ứng tổng hợp diệp lục, nên lục lạp không có màu [nghĩa là màu trắng]. Bộ phận loang lổ [đốm] của cây là tập hợp các lục lạp bình thường và lục lạp có đột biến. Đi kèm với đó là sự phân chia và tái tổ hợp tế bào chất ở thực vật, làm cho chỉ có tế bào sinh noãn chứa lục lạp [đột biến hay không đột biến], còn tế bào hạt phấn sinh ra tinh tử thì không có. Bởi thế, con chỉ nhận được "của hồi môn" của mẹ mà thôi.[3]
Bài 4 trang 54 SGK Sinh học 12. Nêu đặc điểm di truyền của gen ngoài nhân. ...
Nêu đặc điểm di truyền của gen ngoài nhân. Làm thế nào để biết được tính trạng nào đó là do gen trong nhân hay gen nằm ngoài nhân quy định?
* Đặc điểm di truyền của gen ngoài nhân là:
- Kết quả của phép lai thuận và nghịch khác nhau.
- Đời con luôn có kiểu hình giống mẹ.
* Dùng phép lai thuận nghịch có thể xác định được tính trạng nào đó do gen trong nhân hay gen ngoài nhân quy định.
Ví dụ, khi lai thuận, nghịch ở cây hoa mười giờ thì thu được kết quả khác nhau:
- Lai thuận:
P: ♀Cây lá đốm × ♂Cây lá xanh
→ F1: 100% Cây lá đốm.
- Lai nghịch:
P: ♀Cây lá xanh × ♂Cây lá đốm
→ F1: 100% Cây lá xanh.
Trong thí nghiệm trên , sự di truyền tính trạng lá đốm liên quan với tế bào chất ở cây mẹ lá đốm[ lai thuận], còn sự di truyền tính trạng lá xanh chịu ảnh hưởng của tế bào chất của cây mẹ lá xanh [lai nghịch]. Vì vậy hiện tượng di truyền này là di truyền tế bào chất[ hay di truyền ngoài nhân hoặc ngoài NST]. Do con lai mang tính trạng của mẹ nên di truyền tế bào chất được xem là di truyền theo dòng mẹ. Nhưng không phải mọi hiện tượng di truyền theo dòng mẹ đều là di truyền tế bào chất.
1. Di truyền liên kết giới tính
1.1. Nhiễm sắc thểkhácgiới tính và cơ chế tế bào học xác định giới tính bằng nhiễm sắc thể
NST giới tính là loại NST có chứa các gen quy định giới tính. Ngoài các gen quy định tính đực, cái thì trên NST giới tính còn có các gen quy định tính trạng khác.
- Trong cặp NST giới tính, ví dụ cặp XY ở người ,có những vùng được gọi là vùng tương đồng và vùng không tương đồng:
- Vùng tương đồng :chứa các lôcut gen giống nhau nên các gen ở đoạn này tồn tại thành cặp alen.
- Vùng không tương đồng :chứa các gen đặc trưng cho từng NST, nên gen nằm trên vùng không tương đồng của NST X thì không có alen tương ứng trên NST Y và ngược lại .
- Trong kỳ đầu của giảm phân I, cặp NST XY tiếp hợp với nhau tại các vùng tương đồng.
Một số cơ chế tế bào học xác định giới tính bằng NST:
- Trong các tế bào lưỡng bội [2n] ở các loài phân tính, bên cạnh các NST thường còn có một cặp NST giới tính. Ví dụ trong tế bào lưỡng bội ở người có 22 cặp NST thường và một cặp NST giới tính :XX ở nữ hoặc XY ở nam.
- Giới tính của một cá thể tuỳ thuộc vào sự có mặt của cặp NST giới tính trong tế bào. Xét về cặp NST giới tính, nếu giới nào chỉ cho 1 loại giao tử thì được gọi là giới đồng giao tử, còn cho 2 loại giao tử được gọi là giới dị giao tử.
Một số ví dụ kiểu NST giới tính:
| Kiểu | Giới cái[♀] | Giới đực [♂] | Ví dụ |
| XX - XY | XX | XY | Người, động vật có vú, ruồi giấm, cây gai, cây chua me… |
| XY | XX | Chim, bướm, ếch nhái, bò sát, dâu tây… | |
| XX - XO | XX |
XO [1 chiếc X] |
Cào cào, châu chấu, gián, bọ xít, tằm… |
| XO [1 chiếc X] | XX | Rệp, bọ nhậy, mối… |
Ở ong, kiến thì sự xác định giới tính phụ thuộc vào bộ NST. Ví dụ:Ong đực mang bộ đơn bội [n] còn ong cái mang bộ lưỡng bội [2n].
1.2. Di truyền liên kết với giới tính
Di truyền liên kết với giới tính là sự di truyền các tính trạng do gen trên NST giới tính quy định.
Gen trên NST X
Thí nghiệm: Trong khi làm thí nghiệm ở ruồi giấm, Morgan tình cờ phát hiện thấy một số ruồi đực mắt trắng. Để tìm hiểu quy luật di truyền của tính trạng này, ông đã làm thí nghiệm như sau:
| Phép lai thuận | Phép lai nghịch |
|
Ptc: ♀ mắt đỏ × ♂ mắt trắng |
Ptc: ♀ mắt trắng × ♂ mắt đỏ |
|
F1:100% ♀, ♂ mắt đỏ |
F1: 100% ♀ mắt đỏ : 100% ♂ mắt trắng |
|
F2: 100% ♀ mắt đỏ : |
F2: 50% ♀ mắt đỏ : 50% ♀ mắt trắng |
| 50% ♂ mắt đỏ : 50% ♂ mắt trắng | 50% ♂ mắt đỏ : 50% ♂ mắt trắng |
Nhận xét:
- Tính trạng mắt đỏ trội hoàn toàn so với tính trạng mắt trắng.
- Kết quả lai thuận khác lai nghịch và khác kết quả phép lai của Menđen.
- Tính trạng màu mắt có ở cả 2 giới nhưng biểu hiện không đồng đều [trong phép lai thuận, F2 chỉ có con đực mắt trắng hay trong phép lai nghịch, F1 mắt đỏ toàn con cái và mắt trắng toàn con đực].
Giải thích: Gen quy định tính trạng màu mắt chỉ có trên NST X mà không có trên NST Y. Vì vậy, cá thể đực [XY] chỉ cần 1 gen lặn nằm trên NST X đã biểu hiện ra kiểu hình.
Quy ước gen: A – : mắt đỏ [red eye]; a : mắt trắng [white eye]
Sơ đồ lai:
| Phép lai thuận | Phép lai nghịch |
|
Ptc:♀XAXA[red] ×♂XaY[white] |
Ptc:♀XaXa[white]×♂XAY[red] |
|
GP:XAXa,Y |
GP:XaXA,Y |
|
F1:1XAXa:1XAYF1×F1:XAXa×XAYGP:XA,XaXA,Y |
F1:1XAXa:1XaYF1×F1:XAXa×XaYGP1:XA,XaXa,Y |
|
F2: TLKG:1XAXA:1XAXa:1XAY:1XaY TLKH: 100% ♀ red : 50% ♂ red : 50% ♂ white |
F2: TLKG:1XAXa:1XaXa:1XAY:1XaY TLKH: 50% ♀ red : 50% ♀ white 50% ♂ red: 50% ♂ white |
Đặc điểm di truyền của gen trên vùng không tương đồng của NST X:
- Kết quả phép lai thuận nghịch khác nhau.
- Tính trạng được biểu hiện không đồng đều ở hai giới: giới dị giao tử [XY] chỉ cần 1 alen lặn đã biểu hiện thành kiểu hình nên dễ biểu hiện kiểu hình lặn hơn so với giới đồng giao tử [XX].
- Tính trạng do gen nằm trên vùng không tương đồng của NST X tuân theo quy luật di truyền chéo [bố truyền gen lặn cho con gái và biểu hiện ở cháu trai]: gen trên X của bố truyền cho con gái, con trai nhận gen trên X từ mẹ.
- Một số bệnh ở người di truyền liên kết với NST X: mù màu đỏ - lục, máu khó đông…
Gen trên NST Y:
Thường NST Y ở các loài chứa ít gen. Ví dụ ở người, NST Y có 78 gen trong đó có các gen quy định giới tính nam và các gen quy định tính trạng thường.
Gen trên vùng không tương đồng của NST Y [không có gen tương ứng trên NST X] chỉ truyền trực tiếp cho giới dị giao tử [XY] [di truyền thẳng]. Vì vậy nếu những loài cặp XY là giống đực thì di truyền theo dòng bố, còn cặp XY là giống cái thì di truyền theo dòng mẹ.
Ví dụ: Ở người, gen quy định tật dính ngón tay số 2 và 3, gen quy định túm lông trên vành tai nằm trên vùng không tương đồng của NST Y nên chỉ biểu hiện ở nam giới.
Ý nghĩa của hiện tượng di truyền liên kết với giới tính:
Dựa vào một số tính trạng thường di truyền liên kết với giới tính có thể giúp nhà chọn giống sớm phân biệt đực, cái và điều chỉnh tỉ lệ đực cái tuỳ thuộc mục tiêu sản xuất.
Ví dụ : nuôi tằm cần tằm đực vì cho nhiều tơ hơn tằm cái, nuôi gà đẻ trứng cần gà mái…
Tại sao trong di truyền qua tế bào chất tính trạng luôn luôn được di truyền theo dòng mẹ và cho kết quả khác nhau trong ?
Tại sao trong di truyền qua tế bào chất tính trạng luôn luôn được di truyền theo dòng mẹ và cho kết quả khác nhau trong lai thụân nghịch?
A. Do gen chi phối tính trạng di truyền kết hợp với nhiễm sắc thể [NST] giới tính X.
B. Do gen chi phối tính trạng di truyền kết hợp với nhiễm sắc thể [NST] giới tính Y.
C. Do hợp tử nhận tế bào chất có mang gen ngoài nhân chủ yếu từ mẹ.
D. Do hợp tử nhận vật chất di truyền chủ yếu từ mẹ.