Sinh học

Cây hoa anh thảo (Primula sinensis) có giống hoa đỏ với kiểu gen AA và giống hoa trắng có kiểu gen aa. Khi đem cây thuộc giống hoa đỏ thuần chủng trồng ở 35oC thì ra hoa trắng. Thế hệ sau của cây hoa trắng này trồng ở 20oC lại cho hoa màu đỏ. Trong khi đó giống hoa trắng trồng ở 20oC hay 35°C đều chỉ ra hoa màu trắng.

Kiểu hình là kết quả sự tương tác giữa kiểu gen và môi trường.

- Kiểu gen quy định khả năng phản ứng của cơ thể trước môi trường, còn môi trường tham gia vào sự hình thành kiểu hình cụ thể. Vì vậy kiểu hình là kết quả tương tác giữa kiểu gen và môi trường. Trong quá trình biểu hiện kiểu hình, kiểu gen còn chịu nhiều tác động khác nhau của môi trường trong và ngoài cơ thể.

+ Các yếu tố của môi trường ngoài như ánh sáng, nhiệt độ, độ pH trong đất, chế độ dinh dưỡng… tác động đến sự biểu hiện tính trạng. VD: Sự biểu hiện của mỡ vàng ở thỏ do 2 yếu tố: có kiểu gen yy và lượng thức ăn giàu chất caroten. Nếu thiếu một trong hai yếu tố đó thì không xuất hiện mỡ vàng.

+ Tác động của môi trường còn phụ thuộc vào loại tính trạng: loại tính trạng chất lượng phụ thuộc vào kiểu gen, ít ảnh hưởng của môi trường. Các tính trạng số lượng là những tính trạng đa gen, chịu ảnh hưởng nhiều của điều kiện môi trường.

+ Tác động của môi trường trong đến hoạt động của gen được thể hiện trong mối quan hệ: giữa các gen với nhau; giữa gen trong nhân và gen ở tế bào chất hoặc giới tính của cơ thể.

+ Giới tính ảnh hưởng đến sự biểu hiện kiểu hình của kiểu gen. VD: ở cừu, kiểu gen HH: có sừng, hh: không sừng, gen nằm trên NST thường. Kiểu gen Hh biểu hiện có sừng ở cừu đực, không sừng ở cừu cái. Ở người, kiểu gen Bb biểu hiện hói đầu ở nam, không hói đầu ở nữ.

Kết quả lai thuận và nghịch ở F1 và F2 không giống nhau và tỉ lệ kiểu hình phân bố đồng đều ở 2 giới tính thì rút ra tính trạng bị chi phối bởi gen nằm ở tế bào chất.

a. F1 × F1: Cây xanh lục (cái) × Cây xanh lục (cái)

F2: 100% cây xanh lục

b. F1 × F2: Cây cái lục xanh × Cây đực lục nhạt

F2: 100% cây lục nhạt

Gen ở ti thể và lạp thể cũng có khả năng đột biến. Chẳng hạn ADN của lục lạp có đột biến làm mất khả năng tổng hợp chất diệp lục, tạo ra các lạp thể màu trắng. Lạp thể trắng lại sinh ra lạp thể trắng. Do vậy, trong cùng một tế bào lá có thể có cả 2 loại lạp thể màu lục và màu trắng. Sự phân phối ngẫu nhiên và không đều của 2 loại lạp thể này qua các lần nguyên phân sinh ra hiện tượng lá có các đốm trắng, có khi cả một mảng lớn tế bào lá không có diệp lục, như ở lá vạn niên thanh.

Nghiên cứu di truyền tế bào chất có giá trị thực tiễn trong chọn giống: sử dụng hiện tượng bất thụ đực để tạo hạt lai mà khỏi tốn công hủy bỏ phấn hoa của cây mẹ. Các dòng bất thụ đực sẽ nhận phấn hoa từ cây bình thường khác.

Khác với sự di truyền qua nhân, di truyền ngoài NST có một số đặc điểm cơ bản sau:

Như vậy, trong tế bào có 2 hệ thống di truyền: di truyền NST và di truyền ngoài NST. Điều đó cho thấy tế bào là một đơn vị di truyền, trong đó nhân có vai trò chính nhưng tế bào chất cũng có vai trò nhất định.

* Sự khác nhau ADN ti thể và lục lạp với ADN trong nhân.

* Sự di truyền ti thể

Bộ gen của ti thể được kí hiệu mtADN (mitochondrial DNA), có hai chức năng chủ yếu:

- Mã hoá nhiều thành phần của ti thể: hai loại rARN, tất cả tARN trong ti thể và nhiều loại prôtêin có trong thành phần của màng bên trong ti thể.

- Mã hóa cho một số protein tham gia chuỗi chuyền êlectron.

* Sự di truyền lục lạp

Bộ gen của lục lạp được kí hiệu cpADN (chloroplast ADN): cpADN chứa các gen mã hoá rARN và nhiều tARN lục lạp. Nó cũng mã hoá một số prôtêin của ribôxôm, của màng lục lạp cần thiết cho việc chuyền êlectron trong quá trình quang hợp.

Sự di truyền lục lạp là sự di truyền tế bào chất hay di truyền theo dòng mẹ được xác định ở các đối tượng khác nhau. Ví dụ: khi cho cây ngô lá xanh bình thường thụ phấn với cây ngô lá xanh có đốm trắng thì thế hệ con đều lá xanh bình thường ; còn khi cho cây ngô lá xanh đốm trắng thụ phấn với cây lá xanh bình thường thì thế hệ con xuất hiện một số cây lá xanh, một số đốm và một số hoàn toàn bạch tạng.

Để phát hiện được di truyền tế bào chất cần tiến hành lai thuận nghịch. Sự di truyền này thuộc dạng di truyền theo dòng mẹ vì con lai nhận tế bào chất của mẹ.

Khi kết quả lai thuận và lai nghịch khác nhau nhưng con sinh ra luôn mang tính trạng của mẹ → con lai nhận tế bào chất của mẹ → gen quy định tính trạng nằm trong tế bào chất.

- Trong sự di truyền qua tế bào chất, vai trò chủ yếu thuộc về giao tử mẹ, do vậy di truyền tế bào chất thuộc dạng di truyền theo dòng mẹ. Tuy nhiên, mọi hiện tượng di truyền theo dòng mẹ không phải đều di truyền qua tế bào chất vì có trường hợp di truyền qua nhân như gen trên NST Y chỉ di truyền cho thể dị giao XY.

Sự di truyền tính trạng chỉ do gen trên NST Y quy định chỉ di truyền ở giới dị giao

F1 phân li gà trống, gà mái có tỉ lệ khác nhau, có hiện tượng di truyền chéo → Gen quy định tính trạng nằm trên NST giới tính X.

- Ở gà: gà trống: XX và gà mái: XY.

- Gà trống lông vằn F1 nhận giao tử X mang gen quy định tính trạng lông vằn từ gà mái mẹ và 1 giao tử X mang gen quy định tính trạng lông không vằn từ gà trống cha → Tính trạng lông vằn trội hoàn toàn so với tính trạng lông không vằn.

- Sơ đồ lai:

P: XAY × XaXa

Gp: XA : Y Xa

F1: XAXa : XaY (1 gà trống lông vằn : 1 gà mái lông không vằn)

b. Sơ đồ lai:

F1: XAXa × XaY

Gp: XA : Xa Xa : Y

F2: XAXa : XaY : XaXa : XAY

Kiểu hình: 1 gà trống lông vằn : 1 gà mái lông không vằn : 1 gà trống lông không vằn : 1 gà mái lông vằn.

- Bệnh thường gặp ở nam và ít gặp ở nữ → gen gây bệnh nằm trên NST X.

- Con trai (3) và chồng cô con gái (5) bị mù màu: XmY.

- Bố (2) bình thường: XMY.

- Con gái (7) mù màu: XmXm.

- Con trai (3) mù màu và bố mẹ bình thường → mẹ (1): XMXm.

- Con gái (4) bình thường sinh có gái mù màu → con gái (4): XMXm.

- Con gái (6) bình thường nhận giao tử Xm từ bố bị bệnh → con gái (6): XMXm

Trong thực tiễn, người ta dựa vào những tính trạng liên kết với giới tính để sớm phân biệt đực cái, điều chỉnh tỉ lệ đực cái theo mục tiêu sản xuất.

Ở gà, người ta dựa vào gen trội A trên NST X quy định lông vằn để phân biệt trống, mái từ khi mới nở. Gà trống con mang cặp XAXA nên mức độ vằn ở đầu rõ hơn gà mái con mang XAY.

Tằm đực cho tơ nhiều hơn tằm cái. Người ta dựa vào gen A trên NST X tạo trứng sẫm màu để phân biệt con đực và con cái ngay từ giai đoạn trứng. Bằng phương pháp lai người ta chủ động tạo ra trứng tằm (đã thụ tinh) mang cặp NST XA Xa cho màu sáng phát triển thành tằm đực.

- Gen trên NST X: Tính trạng lặn từ bố truyền cho con gái và được biểu hiện ở cháu ngoại trai. Sự di truyền chéo.

- Gen trên NST Y: Thường NST Y ở các loài chứa ít gen. Gen ở đoạn không tương đồng trên NST Y chỉ truyền trực tiếp cho giới dị giao tử (XY), cho nên tính trạng do gen đó quy định được truyền cho 100% số các thể dị giao tử (di truyền thẳng).

- Đặc điểm di truyền của các tính trạng do các gen trên NST X và NST Y quy định: Sự phân li của cặp NST giới tính trong giảm phân và sự tổ hợp của chúng qua thụ tinh đã đưa đến sự phân li và tổ hợp của cặp gen quy định tính trạng nằm trên NST giới tính.