PHƯƠNG PHÁP GIẢI MỘT SỐ DẠNG TOÁN QUI LUẬT DI TRUYỀN
I. Đặt vấn đề
Các bài toán trong qui luật di truyền bồi dưỡng ôn thi HSG và giảng dạy cho học sinh
THPT Chuyên rất đa dạng và không có đặc điểm chung. Điều này làm cho hầu hết học sinh gặp
khó khăn trong việc xác định nhanh và đúng bản chất của bài toán qui luật di truyền. Xuất phát từ
những khó khăn mà học sinh gặp phải trong việc giải quyết các bài toán qui luật di truyền, chúng
tôi đưa ra một số cách thức giúp học sinh nhận dạng và giải quyết các bài tập qui luật di truyền
điển hình thường gặp qua đề tài: “ Phương pháp giải một số dạng toán qui luật di truyền thường
gặp”
II. Nội dung đề tài
Thông thường các bài toán qui luật di truyền thường gặp trong các đề thi HSG, thi dại học
thường gặp chủ yếu ở 3 nhóm sau đây:
- Phép lai về 1 cặp tính trạng
- Phép lai về hai cặp tính trạng
- Phép lai về ba hay nhiều cặp tính trạng.
Do đó nguyên tắc đầu tiên khi học sinh giải quyết 1 bài toán qui luật di truyền là xác định
xem bài toán mình cần giải quyết thuộc nhóm nào trong 3 nhóm nói trên để loại bớt các trường
hợp gây nhiễu điều này giúp tránh mất thời gian. Trong khuôn khổ có hạn về thời gian, tôi đề cập
đến phép lai về hai cặp tính trạng.
Các dạng toán về phép lai hai cặp tính trạng thường gặp.
Qui luật di truyền về phép lai hai cặp tính trạng thường gặp ở những dạng phổ biến sau:
- Toán DT phân li độc lập
- Toán DT LKT
- Toán DT HVG
- Dạng toán tổng hợp
+ Mỗi cặp gen qui định một cặp tính trạng trong đó các gen liên kết không hoàn toàn trên NST giới
tính.
+ Mỗi cặp gen qui định một cặp tính trạng, gen nằm trên NST thường và trên NST giới tính ( hai
cặp gen phân li độc lập với nhau)
- Phép hoán vị: là phép làm thay đổi thứ tự xuất hiện của biến nhưng kết quả không thay đổi.
II.1.3 Các bài toán ví dụ minh họa
Bài 1: Ở một loài thực vật, mỗi tính trạng do một gen qui định, xét 2 tính trạng có gen nằm trên 2
cặp NST khác nhau.
Ptc : cây hoa kép, đỏ
x
cây hoa đơn, trắng → F1 : 100% hoa kép, màu hồng.
- F1
x
cây A được F2 có tỉ lệ kiểu hình = 1 : 1 : 2 : 2 : 1 : 1
- F1
x
cây B được F2 có tỉ lệ kiểu hình = 1 : 1 : 1 : 1
Xác định kiểu gen của cây A và cây B.
Hướng dẫn:
- Từ giả thuyết qui ước gen: A kép, a đơn; BB hoa đỏ, Bb hoa hồng , bb hoa trắng (2 cặp gen
PLĐL)
→ Kiểu gen F1 phải là AaBb
F1 lai với cây A xuất hiện kiểu hình thu được 1 : 1 : 2 : 2 : 1 : 1 = 8 tổ hợp = 4 x 2 do đó kiểu gen
đồng loạt cây quả đỏ, bầu dục. Tiếp tục cho F 1 giao phấn nhận được đời F2 phân li theo tỉ lệ kiểu
hình như sau:
37,5% cây quả đỏ, bầu dục
18,75% cây quả đỏ, tròn
18,75% cây quả đỏ, dài
12,5% cây quả xanh, bầu dục
6,25% cây quả xanh, tròn
6,25% cây quả xanh, dài
Biết mỗi tính trạng do 1 gen qui định, quả tròn trội so với quả dài.
a) Biện luận và lập sơ đồ lai từ P đến F2
b) nếu thế hệ sau phân li tỉ lệ kiểu hình theo tỉ lệ 1 : 1 : 1 : 1 thì kiểu gen của P có thể như thế nào?
(Đây là dạng bài tập cơ bản học sinh dựa vào kiến thức của DT PLĐL để hoàn thành)
Bài 4: Ở một loài, A qui định thân cao, a thân thấp; B hoa kép, b hoa đơn; DD hoa đỏ, Dd hoa
hồng, dd hoa trắng. Cho giao phấn hai cặp bố mẹ thu được kết quả
TH1: Thu được F1 phân li KH theo tỉ lệ 6 : 6 : 3 : 3 : 3 : 3 : 2 : 2 : 1 : 1 : 1 : 1
TH2: Thu được F1 phân li KH theo tỉ lệ 3 : 3 : 3 : 3 : 1 : 1 : 1 :1
Không cần lập bảng hãy cho biết kiểu gen có thể có của bố mẹ đối với mỗi trường hợp
Hướng dẫn:
Nếu gặp bài toán nói trên học sinh cần nhớ hai nguyên tắc cơ bản sau:
+ Đếm tổng số tổ hợp mà kết quả thu được
+ Đếm số loại kiểu hình thu được trong phép lai
→ Sau đó phân tích tổng số tổ hợp và số loại kiểu hình thành tích các kiểu hình riêng ứng với số
tính trạng đang xét của bài toán.
Ab
aB
c.
AbD
aBd
d. Aa
BD
bd
e.
AB dE
ab de
f. Aa
Bd EG
bD Eg
Bài 2: Ở cà chua gen A qui định thân cao, a thân thấp, B qui định quả tròn, b quả bầu dục, D qui
định chín sớm, d chín muộn. 3 cặp gen trội lặn hoàn toàn. Hãy xác định tỉ lệ kiểu gen và tỉ lệ kiểu
hình trong các phép lai nếu xuất phát như sau:
a.
AB
AB
(Học sinh vận dụng các kiến thức phần LKG để hoàn thành các bài tập trên)
II.3 Qui luật di truyền hoán vị gen
Bản chất là các gen trên cùng 1 cặp NST có thể trao đổi chéo trong quá trình giảm phân
phát sinh giao tử và tạo ra các nhóm gen liên kết mới → làm xuất hiện các loại kiểu hình mới.
II.3.1 Các dạng toán thường gặp
Dạng 1: Xác định qui luật di truyền và tính tần số hoán vị gen
Dạng 2: Xác định qui luật di truyền và xác định kiểu gen của P
Dạng 3: Xác định tỉ lệ 1 loại kiểu hình hoặc 1 loại kiểu gen thu được trong kết quả phép lai
Dạng 4: Xác định tỉ lệ giao tử, tỉ lệ kiểu gen hoặc kiểu hình trong 1 phép lai xác định
Dạng 5: Xác định qui luật di truyền hoặc TS HVG khi không biết kiểu hình đồng hợp lặn về 2 cặp
tính trạng.
II.3.2 Phương pháp giải
- Các dấu hiệu nhận biết:
+ Tích tỉ lệ phân li kiểu hình riêng khác tỉ lệ phân li kiểu hình chung thu được.
+ Xuất hiện nhiều biến dị tổ hợp (Số kiểu hình bằng với PLĐL) nhưng tỉ lệ không giống PLĐL
- Phương pháp giải
* Đối với phép lai là phép lai phân tích
- Nếu tỉ lệ kiểu hình thu được giống P chiếm tỉ lệ ít thì P có kiểu gen dị hợp tử lệch
- Nếu tỉ lệ kiểu hình thu được giống P chiếm tỉ lệ nhiều thì P có kiểu gen dị hợp tử đều.
→ TS HVG = Tổng tỉ lệ kiểu hình ít / tổng tỉ lệ kiểu hình thu được
* Đối với phép lai là giao phối (giao phấn); F 1 x F1 hoặc F1 x cơ thể khác thực hiện theo các
bước sau
+ Bước 1: Xác định tính trạng trội lặn
+ Bước 2: Xác định qui luật di truyền bằng cách so sánh tích chung và tích riêng
+ Bước 3: Căn cứ vào tỉ lệ kiểu hình đồng hợp lặn về hai tính trang để phân tích thành tích của hai
giao tử thành phần theo một trong 3 hướng sau
y ab x y ab (Áp dụng khi HVG
xảy ra ở cả hai giới)
ab
+ Giao tử hoán vị là: Ab = aB = x = 0,1
+ Giao tử liên kết là: AB = ab = y = 0,4
ab
= y2 = 0,16
ab
Tỉ lệ kiểu hình trội về một tính trạng và lặn về một tính trạng là:
Ab aB
Ab
Ab
=
= x2 + 2xy = 0,01 + 0,08 = 0,09 ( tỉ lệ 1
:2
)
−b a−
Ab
ab
Tỉ lệ kiểu hình 2 tính trạng trội là: 1 – 0,16 – 0,09 – 0,09 = 0,66
Ab
- Xét TH2: Cặp gen dị hợp tử lệch
aB
+ Giao tử liên kết là: Ab = aB = y = 0,4
+ Giao tử hoán vị là: AB = ab = x = 0,1
ab
Tỉ lệ kiểu hình lặn về hai tính trạng là:
= x2 = 0,01
ab
Tỉ lệ kiểu hình trội về 1 tính trạng và lặn về một tính trạng là:
Ab aB
=
mn
Vậy kiểu gen của P là:
sinh ra do hoán vị gen. vậy kiểu gen của P là:
Mn
MN
f = 4% x
(liên kết hoàn toàn)
mN
mn
Bài 3: Khi lai 2 thứ lúa đều thuần chủng thân cao, hạt trong với thân thấp, hạt đục, ở F 1 thu được
toàn thân cao, hạt đục. Cho các cây F1 tự thụ phấn được F2 gồm 18000 cây với 4 loại kiểu hình,
trong đó có 4320 cây cao, hạt trong.
Cho biết mỗi gen quy định một tính trạng và mọi diễn biến NST trong giảm phân của tế
bào sinh hạt phấn và sinh noãn đều giống nhau.
1. Giải thích kết quả và viết sơ đồ lai minh hoạ.
2. Tỷ lệ cá thể mỗi loại kiểu hình bằng bao nhiêu ?
Hướng dẫn
a. - Từ giả thuyết xác định được tính trạng trội lặn: A cao, a thấp; B hạt đục, b hạt trong
4320
- Tỉ lệ cây cao trong
= 0,24 ≠ 0,1875 vậy phép lai tuân theo qui luật di truyền hoán vị gen.
18000
Ab
Ab
- Tỉ lệ cây cao, hạt trong A-bb (1
+2
) Gọi giao tử Ab là x thì giao tử ab sẽ là 0,5 – x
ab
Từ đó học sinh xác định tần số hoán vị gen và kiểu gen của P
II.4 Một số dạng toán tổng hợp
Trong phép lai toán QLDT hai cặp tính trạng các bài toán tổng hợp sẽ đòi hỏi người học
phải nắm chắc kiến thức căn bản của từng qui luật bên cạnh đó phải có phương pháp nhận dạng
nhanh từng dạng cụ thể.
II.4.1 Các dấu hiệu nhận biết và phương pháp giải từng dạng
- Đối với dạng 1 gen trên NST thường , phân li độc lập với một gen trên NST giới tính
+ Số tổ hợp thu được trong phân li kiểu hình vẫn là 16 tổ hợp giống với PLĐL
+ Tuy nhiên sẽ có tính trạng biểu hiện đều ở hai giới, có tính trạng biểu hiện không đều ở hai giới
→ Tính trạng nào biểu hiện đều ở hai giới suy ra gen đó nằm trên NST thường, còn tính trạng nào
biểu hiện không đều ở hai giới suy ra gen đó nằm trên NST giới tính.
- Đối với 2 cặp gen nằm trên NST giới tính và xảy ra hoán vị gen:
+ Số tổ hợp tạo ra bằng PLĐL
+ Tỉ lệ kiểu hình biến dạng (xuất hiện các tỉ lệ kiểu hình lẻ)
+ Xuất hiện không đều ở hai giới
- Đối với dạng toán xảy ra hoán vị gen giữa gen của tính trạng tương tác gen và gen của cặp tính
trạng còn lại.
+ Đây là phép lai 2 cặp tính trạng, có 3 cặp gen nhưng số tổ hợp kiểu hình thu được thỏa mãn của
2 cặp gen .
+ Tỉ lệ kiểu hình không xuất hiện các tỉ lệ nguyên chứng tỏ phải xảy ra hoán vị gen
→ Cần căn cứ vào tỉ lệ kiểu hình đồng hợp lặn hoặc loại kiểu hình đặc trưng để phân tích thành
các tích giao tử. Từ đó xác định được gen nào liên kết không hoàn toàn với gen nào và tính được
tần số hoán vị gen.
II.4.2 Các bài toán ví dụ minh họa
Bài 1: Cho một cặp côn trùng thuần chủng giao phối với nhau được F1 đồng loạt mắt đỏ, cánh dài.
a. Cho con cái F1 lai phân tích được :
45% con mắt trắng, cánh ngắn: 30% con mắt trắng,cánh dài: 20% con mắt đỏ, cánh dài: 5% con
(Sơ đồ lai: HS tự hoàn thành)
Bài 2: Khi lai 2 thứ ngô thuần chủng cây cao, hạt trắng với cây thấp, hạt đỏ thu được F 1 toàn cây
cao, hạt đỏ. Cho F1 tiếp tục giao phấn với nhau được F 2 gồm: 38,25% cây cao, hạt đỏ:36,75% cây
thấp, hạt đỏ: 18% cây cao, hạt trắng : 7% cây thấp, hạt trắng.
Biện luận để xác định quy luật di truyền các cặp tính, viết kiểu gen P, F 1 và giao tử F1. Biết màu
hạt do 1 gen quy định.
Hướng dẫn:
- Xác định qui luật di truyền chi phối riêng từng cặp tính trạng
+ Cặp tính độ cao cây di truyền theo quy luật tương tác gen theo kiểu bổ trợ. Quy ước gen: kiểu
gen A-B- quy định cây cao, A-bb, aaB-, aabb cây thấp
+ Cặp tính màu hạt di truyền theo quy luật phân li. Quy ước gen: D hạt đỏ, d hạt trắng
- Xác định qui luật di truyền chung 2 cặp tính trạng
(9 : 7) x ( 3 : 1 ) ≠ F 2 thu được , mặt khác số tổ hợp kiểu hình bằng với số tổ hợp kiểu hình chứa 2
cặp gen dị hợp → 1 cặp gen qui định chiều cao cây liên kết không hoàn toàn với cặp gen qui định
màu sắc hạt và phân li độc lập so với cặp gen còn lại.
- Xác định tần số hoán vị gen
+ Từ giả thuyết đề bài ta có kiểu gen của P là:
+ Kiểu gen F1:
BB và
bb
Bb
+ Biện luận xác định được TS HVG là 20%
Xét cây cao trắng (0,18 =
♂: BXa,bXa,BYA,bYA.
♀: BXA,BXa,bXA,bXa.
Bài 4: Khi lai cá đực (XX) vảy trắng, to thuần chủng với cá cái (XY) vảy trắng, nhỏ thu được F 1
đều vảy trắng, to. Cho cá cái F 1 lai phân tích ( lai với cá đực vảy trắng, nhỏ) được tỉ lệ: 9 cá vảy
trắng, to: 6 cá vảy trắng, nhỏ: 4 cá vảy đỏ, nhỏ (♂): 1 cá vảy đỏ, to (♂). Biện luận để xác định
quy luật di truyền các cặp tính, viết kiểu gen P, F1 và giao tử F1. Biết kích thước vảy do 1 gen quy
định.
Hướng dẫn đáp số
Biện luận để được:
- Cặp tính màu vảy di truyền theo quy luật tương tác gen theo kiểu át chế của gen trội. Quy ước
gen A át, a không át, B vảy đỏ, b vảy trắng. Một trong 2 cặp gen tương tác nằm trên cặp NST gới
tính
- Cặp tính kích thước vảy di truyền theo quy luật phân li. Quy ước gen D vảy to, d vảy nhỏ
- Hai cặp tính di truyền theo quy luật hoán vị gen với tần số 20%
- Kiểu gen P:
và
- Kiểu gen F1:
và
- Giao tử ♀F1:
AD XB = ad XB = AD Y = ad Y = 20%
Ad XB = aD XB = Ad Y = aDY = 5%
Bài 5: Ở con bọ, gen trội I chi phối sự hình thành màu sắc lông, alen lặn i có tác dụng át chế sự
hình thành màu sắc, do đó gây nên tính trạng màu lông trắng. Một gen trội B khác qui định tính
trạng lông đen, alen lặn b qui định tính trạng lông nâu. Các gen đều nằm trên NST thường. Bọ nâu
IB
nhận giao tử ib từ con đực và giao tử IB từ
ib
con cái) → TSVG là f = 0,15 x 2 = 0,3
Vậy phép lai 2 đã xảy ra hoán vị gen ở con cái với tần số là 30%
Bài 6: (Dạng toán PLĐL, liên kết không hoàn toàn, 1 gen qui định 1 tính trạng)
Tại một cơ sở trồng lúa, người ta thực hiện phép lai giữa các cây F 1 có kiểu gen giống
nhau và đều chứa ba cặp gen dị hợp qui định ba tính trạng thân cao, hạt tròn, chín sớm
với cây chưa biết kiểu gen được thế hệ lai gồm:
2250 cây cao, hạt tròn, chín sớm
2250 cây cao, hạt dài, chín muộn
750 cây thấp, hạt tròn, chín sớm
750 cây thấp, hạt dài, chín muộn
750 cây cao, hạt tròn, chín muộn
750 cây cao, hạt dài, chín sớm
250 cây thấp, hạt tròn, chín muộn
250 cây thấp, hạt dài, chín sớm
Cho biết các tính trạng lặn tương phản là cây thấp, hạt dài và chín muộn.
1. Kích thước của cây được điều khiển bởi qui luật di truyền nào?
2. Hình dạng và thời gian chín được chi phối bởi qui luật di truyền nào?