Sinh học 12/Quy luật Menđen: Quy luật phân li độc lập

Thí nghiệm lai hai tính trạng

Sau khi nghiên cứu quy luật di truyền của từng tính trạng, Menđen tiếp tục làm các thí nghiệm lại các cây đậu Hà Lan khác nhau về hai tính trạng và theo dõi sự di truyền đồng thời của hai tính trạng đó. Ví dụ, lại 2 cây đậu Hà Lan thuần chủng khác nhau về tính trạng màu hạt và hình dạng hạt:

P$_{t/c}$: ♀(♂) Hạt vàng, trơn x 3 (*) Hạt xanh, nhăn F1 : 100% hạt vàng, trơn

F, tự thụ phấn F2: 315 hạt vàng, trơn: 108 hạt vàng, nhăn : 101 hạt xanh, trơn : 32 hạt xanh, nhăn

Tỉ lệ này xấp xỉ tỉ lệ 9 : 3 :3 :1. Phân tích tỉ lệ phân li của từng tính trạng riêng rẽ như hình dạng hạt và màu hạt, Menđen nhận thấy đều có tỉ lệ xấp xỉ 3 trội : 1 lặn.

Từ các kết quả nghiên cứu như vậy ở nhiều phép lại khác nhau và áp dụng các quy luật xác suất để xử lý số liệu, Menđen đã nhận ra rằng các cặp nhân tố di truyền quy định các tính trạng khác nhau phân li độc lập trong quá trình hình thành giao tử. Đây chính là nội dung của quy luật phân li độc lập.

Nếu kí hiệu A là alen quy định hạt vàng, a quy định hạt xanh và B quy định hạt trơn, b quy định hạt nhân thì sơ đồ của phép lại trên có thể được viết như sau:

P : } AABB (hạt vàng, trơn) x ở aabb (hạt xanh, nhăn) F1 : AaBb (100% hạt vàng, trơn) GF: AB, Ab, ab, ab

Tỉ lệ phân li kiểu hình Fp: 9/16 vàng, trơn (A– B–): 3/16 vàng, nhăn (A– bb): 3/16 xanh, trơn (aaB–):/16 xanh, nhăn (aabb).

Cơ sở tế bào học

Mặc dù Menđen chưa biết nhân tố di truyền nằm trên NST nhưng ngày nay chúng ta biết rằng nếu các gen quy định các tính trạng khác nhau nằm trên các cặp NST tương đồng khác nhau thì khi giảm phân, các gen sẽ phân li độc lập nhau. Hình 9 cho thấy các cặp NST tương đồng phân li về các giao tử một cách độc lập dẫn đến sự phân li độc lập của các cặp alen. Sự phân li của các cặp NST theo trường hợp 1 và trường hợp 2 xảy ra với xác suất như nhau nên tạo ra 4 loại giao tử với tỉ lệ ngang nhau.

Ý nghĩa của các quy luật Menđen

Năm 1866, Menđen đã giải thích tại sao ông lại phát hiện ra quy luật di truyền trong khi người khác thì không. Ông cho rằng, lí do chính là trong các phép lại tương tự, những người khác không sử dụng dòng thuần chủng khác biệt nhau về một hoặc vài tính trạng. Vì theo quy luật phân li độc lập, nếu ta lai các cá thể thuần chủng, khác nhau về 10 cặp gen thì đời F, sẽ có tới 3¹⁰ = 59049 kiểu gen và 2¹⁰ = 1024 kiểu hình khác nhau.

Như vậy, nhiều kiểu hình sẽ không bao giờ xuất hiện nếu quy mô thí nghiệm nhỏ. Menđen tin rằng, phần lớn các quần thể cây khác biệt nhau trên 10 gen nên nếu không tạo ra các dòng thuần chủng khác biệt nhau về 1 hoặc 2 cặp gen và không phân tích một số lượng lớn con lại thì sẽ không thể phát hiện ra các quy luật di truyền. Ngay như trong phép lại 3 tính trạng, cây đồng hợp tử lặn về 3 cặp gen chỉ xuất hiện với tần số là 1/64 sẽ rất khó phát hiện nếu chỉ có khoảng vài chục cây F2.

Quy luật phân li của Menđen có ứng dụng thực tế là nếu biết được các gen quy định các tính trạng nào đó phân li độc lập thì có thể dự đoán được kết quả phân li kiểu hình ở đời sau. Ngoài ra, quy luật phân li độc lập cho thấy khi các cặp alen phân li độc lập thì quá trình sinh sản hữu tính sẽ tạo ra một số lượng rất lớn biến dị tổ hợp (là biến dị được hình thành do sự tổ hợp lại các gen sẵn có ở bố mẹ). Các NST phân li độc lập sẽ tạo nên các giao tử với các tổ hợp gen khác nhau. Các giao tử khác nhau kết hợp một cách ngẫu nhiên trong quá trình thụ tinh sẽ tạo ra rất nhiều tổ hợp gen khác nhau.

Tham khảo

• SGK Sinh học 12, NXB Giáo dục Việt Nam, trang 3.