Lý thuyết và bài tập hoán vị gen

Lý thuyết và bài tập hoán vị gen
1. Hoán vị gen là gì? Thế nào là tần số hốn vị?
1.1. Thí nghiệm của Moocgan

Bảng thí nghiệm lai ruồi giấm của Moocgan.
Giải thích kết quả thí nghiệm của Moocgan:
Từ kết quả lai phân tích ở FB, Moocgan cho rằng trong quá trình tạo
giao tử ở phép lai phân tích:
 Ruồi (đực) thân đen, cánh cụt (bvbv) giảm phân tạo 1 loại giao tử
bv.
 Ruồi (cái) F1 (BVbv) giảm phân tạo 4 loại giao tử với tỷ lệ không
bằng nhau: giao tử BV = bv = 41%; Bv = bV = 9%.

Đặc điểm so sánh

Thí nghiệm liên
kết gen

Thí nghiệm hốn vị
gen

Cá thể đem lai phân tích

Đực F1

Cái F1

Số loại kiểu hình phép lai phân 2 kiểu hình
tích Fb:

4 kiểu hình

Tỉ lệ phân li kiểu hình Fb:

41,5: 41,5: 8,5: 8,5

1:1


Hiện tượng này xuất hiện là do trong quá trình giảm phân giao tử ở ruồi
(cái): 2 gen B và V cũng như b và v liên kết khơng hồn tồn, đã xảy ra
hiện tượng hốn vị giữa alen B và alen b dẫn tới sự xuất hiện thêm 2
loại giao tử Bv và bV, dẫn đến sự tổ hợp lại các tính trạng bố mẹ.
Cơ sở tế bào học của hiện tượng hoán vị gen

Cơ sở tế bào học của hoán vị gen.
 Tại kỳ đầu của giảm phân 1, ở một số tế bào đã xảy ra hiện
tượng tiếp hợp và trao đổi chéo giữa 2 crômatit khác nguồn trong
4 crômatit của cặp NST tương đồng → Kết quả là các gen có thể
đổi vị trí cho nhau và làm xuất hiện các tổ hợp gen mới.
 Tổ hợp gen mới bao gồm 2 nhóm giao tử:
 Giao tử liên kết.
 Giao tử hoán vị.

1.2. Định nghĩa hoán vị gen và tần số hoán vị
- Hoán vị gen là hiện tượng các gen cùng nằm trên một NST nhưng liên
kết khơng hồn tồn trong q trình phân bào. Kết thúc giảm phân tạo
ra tổ hợp giao tử mới.
- Tần số hoán vị gen là thước đo xác định khoảng cách tương đối giữa
các gen nằm trên 1 NST. Tần số hoán vị gen (Khoảng cách tương đối)
dao động từ 0%-50%.

- Đặc điểm của hoán vị gen:
 Tần số hoán vị được xác định bằng tỉ lệ phần trăm số cá thể có
tái tổ hợp gen:
Tần số hốn vị gen (f) = (Số cá thể có kiểu hình tái tổ hợp)(Tổng
số cá thể đời con) x 100%


 Tần số số hoán vị gen (f) bằng tổng tỷ lệ các giao tử mang gen
hoán vị.
 Tần số hốn vị gen (f) giữa 2 locus gen nào đó ln 50%.

2. Nội dung quy luật hốn vị gen
- Trong quá trình giảm phân, đã xảy ra sự tiếp hợp và trao đổi chéo
giữa các crômatit khác nguồn gốc trong cặp tương đồng trong kì đầu
của giảm phân I, dẫn đến hiện tượng hoán vị gen làm xuất hiện tổ hợp
gen mới.
- Vì có hiện tượng tiếp hợp - trao đổi chéo nên trong thực tế số nhóm
gen liên kết nhiều hơn số NST trong bộ NST đơn bội (n) của lồi.
- Đối với các nhóm gen liên kết ở trạng thái đồng hợp hay chỉ có một
cặp dị hợp tử thì khi xảy ra hốn vị gen cũng sẽ khơng gây hậu quả gì.
- Hai gen nằm càng gần nhau lực liên kết càng lớn thì tần số hốn vị
gen càng nhỏ → Tần số hoán vị gen tỉ lệ thuận với khoảng cách giữa
các gen trên NST.
- Tần số hoán vị gen (f) bằng tổng tỷ lệ các giao tử mang gen hoán vị.
- Tần số hoán vị giữa 2 gen không bao giờ vượt quá 50%, dao động từ 0
– 50% → tỷ lệ giao tử hoán vị gen khơng vượt q 25%.
- Hốn vị gen có thể xảy ra ở một giới (VD: ruồi giấm, tằm dâu...) hoặc
xảy ra ở cả hai giới (VD: đậu hà lan, người...). Tần số hoán vị gen ở mỗi
giới cũng có thể khác nhau ở một số lồi (VD: ở người, tần số hoán vị
gen ở nữ thường cao hơn nam).

- Để xác định tần số hoán vị gen, người ta thường sử dụng phép lai
phân tích.

3. Hốn vị gen có ý nghĩa gì trong thực tiễn

- Hiện tượng hốn vị gen tạo ra các giao tử mang tổ hợp gen mới do đó
q trình thụ tinh đã tạo ra vô số các biến dị tổ hợp → tạo nguồn biến
dị di truyền phong phú cho q trình tiến hóa -> làm tăng tính đa dạng
của các lồi giao phối.
- Nhờ hoán vị gen mà các gen quý trên các NST tương đồng có khả
năng tổ hợp với nhau làm thành nhóm gen liên kết mới rất có ý nghĩa
trong tiến hóa và chọn giống.
- Xác định tần số hốn vị gen sẽ giúp xác định trình tự và khoảng cách
tương đối giữa các gen trên NST trong việc thiết lập bản đồ di truyền.
- Việc dự đoán được khoảng cách tương đối của các gen trên 1 NST
cũng giúp các nhà khoa học giảm được thời gian tìm đơi giao phối ->
tăng hiệu quả và năng suất giao phối.

* Bản đồ di truyền:

- Bản đồ di truyền (bản đồ gen) là bản đồ về trình tự sắp xếp và vị trí
tương đối của các gen được xây dựng trên tần số hoán vị gen.


- Khoảng cách giữa các gen được đo bằng tần số hoán vị gen (HVG);
đơn vị đo khoảng cách được tính bằng tần số HVG gọi là centiMoocgan
(cM) [1cM = 1% tần số HVG].
- Nếu biết được tần số hoán vị gen của hai gen nào đó ta có thể tiên
đoán được tần số các tổ hợp gen mới trong các phép lai, nhờ đó rút
ngắn được thời gian tạo giống vì khơng phải mất thời gian do chọn đơi

giao phối một cách mò mẫm.

Bản đồ di truyền.

4. Mối quan hệ giữa hoán vị gen và liên kết gen

- Hoán vị gen xảy ra trên cơ sở ban đầu là các gen liên kết cùng nằm
trên 1 NST nhưng xảy ra hốn vị do sự liên kết khơng hồn tồn. Theo
cách hiểu khác, do khoảng cách các gen trên NST xa nhau -> tăng khả
năng xảy ra hoán vị; hoán vị gen cũng không chỉ phụ thuộc đơn thuần
vào khoảng cách các gen trên 1 NST.
- Mặc dù có xảy ra hiện tượng hoán vị nhưng xu hướng chủ yếu giữa
các gen vẫn là hiện tượng liên kết và di truyền cùng nhau.
- Sau khi có hiện tượng hốn vị gen ở kì đầu giảm phân 1 thì các gen sẽ
tái xuất hiện trở lại hiện tượng liên kết gen do xu hướng của các gen
trên cùng 1 NST là hiện tượng liên kết.

5. Giải bài tập hoán vị gen:

* Phương pháp giải bài tập hoán vị gen:


Dạng 1: Xác định quy luật hoán vị gen
Phương pháp giải:
- Cấu trúc của NST thay đổi trong quá trình giảm phân.
- Lai 2 hay nhiều tính trạng mà tỷ lệ phân tính chung của các cặp
tính trạng khơng phù hợp với phép nhân xác suất nhưng lại xuất hiện
đủ các loại kiểu hình như quy luật phân li độc lập.
- Trong điều kiện một gen quy định một tính trạng, trội - lặn hoàn toàn.
Khi ta xét sự di truyền về hai cặp tính trạng, nếu xảy ra một trong các

dấu hiệu sau, ta kết luận sự di truyền hai cặp tính trạng đó tn theo
quy luật di truyền liên kết gen khơng hồn tồn (hốn vị gen) của
Moocgan.
a, Khi tự thụ phấn hoặc giao phối giữa hai cặp gen, nếu kết quả của thế
hệ lai xuất hiện 4 kiểu hình tỉ lệ khác 9:3:3:1, ta kết luận được hai cặp
tính trạng đó được di truyền tn theo quy luật hốn vị gen
P: (Aa,Bb) x (Aa,Bb) → F1 có 4 kiểu hình tỉ lệ ≠ 9:3:3:1
=>Quy luật hốn vị gen
b, Khi lai phân tích cá thể dị hợp về hai cặp gen, nếu Fb xuất hiện 4
kiểu hình với tỉ lệ khác 1:1:1:1, ta kết luận được hai cặp tính trạng đó
được di truyền theo quy luật hốn vị gen
P: (Aa,Bb) x (aa,bb) → FB có 4 kiểu hình, tỉ lệ ≠ 1:1:1:1
=>Quy luật hoán vị gen
Tổng quát: Nếu tỉ lệ chung của cả hai tính trạng thể hiện tăng biến dị
tổ hợp và khơng bằng tích các nhóm tỷ lệ tính trạng khi xét riêng, ta
suy ra hai cặp tính trạng đó được di truyền theo quy luật liên kết gen
khơng hồn tồn (hốn vị gen).
Ví dụ 1 : Khi lai cây thân cao, chín sớm (dị hợp tử hai cặp gen) với cây
thân thấp, chín muộn (đồng hợp lặn) Fa thu được 35% cây thân cao,
chín sớm : 35% cây thân thấp, chín muộn : 15% cây thân cao, chín
muộn : 15% cây thân thấp, chín sớm. Xác định quy luật di truyền các
gen nói trên?
Giải:


Fa xuất hiện 4 loại kiểu hình,
Tỷ lệ phân li kiểu hình là 35 : 35 : 15 :15
=> Tỷ lệ khác 1:1:1:1 và 1:1 => các gen không phân li độc lập với
nhau
=>Vậy hai cặp gen quy định tính trạng di truyền theo hốn vị gen.

Ví dụ 2 : P: Khi cho cây hoa kép màu đỏ dị hợp tử hai cặp gen tự thụ
phấn F1 thu được 59% cây hoa kép, màu đỏ: 16% cây hoa kép, màu
trắng : 16% cây hoa đơn, màu đỏ: 9% cây hoa đơn, màu trắng. Hãy xác
định quy luật di truyền của phép lai trên ?
Giải:
F1 xuất hiện 4 loại kiểu hình khác với tỷ lệ 9:3:3:1 của phân li độc lập
chứng tỏ hai cặp gen quy định hai cặp hai cặp tính trạng trên cùng
nằm trên một cặp nhiễm sắc thể tương đồng và có hiện tượng hốn vị
gen.
Dạng 2: Xác định tần số hoán vị và tỉ lệ giao tử
Lý thuyết cần nhớ:
Tần số hoán vị gen (TSHVG) là tỉ lệ phần trăm các loại giao tử hốn vị,
tính trên tổng số giao tử được sinh ra (< 50%)
Gọi x là TSHVG, trong trường hợp xét hai cặp alen
+ Tỉ lệ giao tử hoán vị = x2
+ Tỉ lệ giao tử khơng hốn vị (giao tử liên kết) = 1-x2
Cách giải :
- Tính số loại giao tử được tạo ra
- Xác định giao tử hoán vị và giao tử liên kết dựa vào kiểu gen
- Tính tỉ lệ kiểu giao tử theo cơng thức .
Ví dụ 3 : Q trình giảm phân xảy ra hoán vị gen giữa A và B với f =
40% và giữa B và D với f = 20%. Xác định số loại giao tử, thành phần
các loại giao tử, tỉ lệ các loại giao tử trong các trường hợp sau:
A. AbaB
B. ABeabE
C. Aa BDbd
D. AbaB De
dE
Cách giải:

Dạng 3: Biết gen trội lặn, kiểu gen P và tần số hoán vị xác định
kết quả lai
Phương pháp giải
+ Xác định tỉ lệ từng loại giao tử của P
+ Lập bảng, suy ra tỉ lệ kiểu gen, tỉ lệ kiểu hình ở thế hệ con
Ví dụ 4 : Cho phép lai P: ABab x abab (tần số hoán vị gen là 30%). Các cơ
thể lai mang hai tính trạng lặn chiếm tỷ lệ:
A. 50%.
B.35%.
C. 15%
D.
30%.

Bài giải
Ta có A>> a ; B>>b
Xét phép lai ABab x abab có ABab , f = 30% cho các giao tử : AB = ab
= 35%; Ab = aB = 15% ababchỉ tạo ra một loại giao tử ab


Vậy các cơ thể lai mang 2 tính trạng lặn chiếm tỉ lệ : abab= 0,35( ab)
x 1 (ab) = 0,35 = 35%
Đáp án B
Dạng 4: Phương pháp xác định tần số hốn vị gen khi biết tỉ lệ
kiểu hình ở đời con:
a. Trường hợp xảy ra hoán vị cả hai bên:
- Được áp dụng cho thực vật, dòng tự thụ phấn và hầu hết các loại
động vật ( trừ ruồi giấm, bướm, tằm…)
- Trường hợp này ta căn cứ vào tỷ lệ xuất hiện kiểu hình mang hai tính
trạng lặn ở thế hệ sau suy ra tỷ lệ % giao tử mang gen lặn ab => f.

- Nếu loại giao tử ab lớn hơn 25% thì đây phải là giao tử liên kết gen và
các gen liên kết cùng (A liên kết với B, a liên kết với b).
- Nếu loại giao tử ab nhỏ hơn 25% thì đây phải là giao tử hoán vị gen
và các gen liên kết chéo (A liên kết b,a liên kết B).
b. Trường hợp xảy ra hoán vị gen ở một trong hai bên bố hoặc mẹ (ruồi
giấm, bướm, tằm):
- Trường hợp này tỷ lệ giao tử giới đực và giới cái không giống nhau.
- Từ tỉ lệ kiểu hình mang hai tính trạng lặn ở thế hệ sau ta phân tích
hợp lí về tỷ lệ giao tử mang gen ab của thế hệ trước => f:
+ Nếu ab là giao tử hoán vị thì f = ab .2
+ Nếu ab là giao tử liên kết thì f = 100% - 2 . ab
Ví dụ 6 : Khi lai giữa P đều thuần chủng, đời F1 chỉ xuất hiện kiểu hình
cây quả trịn, ngọt. Cho F1 tự thụ phấn thu được F2 có 4 kiểu hình theo
tỷ lệ như sau:
66% cây quả trịn, ngọt
9% cây quả tròn, chua
9% cây quả bầu dục, ngọt
16% cây quả bầu dục, chua
Biết mỗi cặp gen quy định một cặp tính trạng. Xác định tần số hốn vị
gen.
Giải :
Quy ước :
A – quả tròn >>a bầu dục
B – quả ngọt >> b quả chua
Đời con xuất hiện 4 loại kiểu hình
Tỉ lệ kiểu phân li kiểu hình ở đời con là: 66 : 16 : 9 : 9
=> các gen nằm trên cùng một NST và có hiện tượng hốn vị gen
Kiểu hình lặn có kiểu gen abab= 16% = 0.4 ab x 04 ab
=> ab phải là giao tử liên kết => f = 100% - 40% x 2 = 20%