แบบแผนการถายทอดทางพันธุกรรมGenetic inheritance

อ.ดร. ปยมาศ ผองแกวคณะทรัพยากรธรรมชาติและอุตสาหกรรมเกษตร

Genetics and Heredity

พันธุศาสตร

วิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับรูปแบบการถายทอดทางพันธุกรรมจากชั่วรุนหนึง่ไปยังชั่วรุนถัดไป

พันธุกรรม

การถายทอดลักษณะจากบรรพบุรุษมายังลูกหลาน

Gergor Johann Mendel

1822 Brunn Austria1843 บวช1851 เรียนดานวิทยาศาสตร

University of Vienna1857 เริ่มการทดลองผสมถั่ว

ระยะเวลาที่ทดลอง 7 ป1882 เสียชีวิต

The father of the science of genetics

Rediscovering Mendelian Laws

ค.ศ. 1900

Germany Holland Australia

งานทดลองของเมนเดล

1. Garden pea

(Pisum sativum)

อายสุั้น

2.วิเคราะหโดยใชคณิตศาสตรและสถิติ

ถั่วลันเตา

พืชฤดูเดียว (annual plant)

ผสมตัวเอง (Self fertilization)

พันธุแท (pure line)

โครโมโซม 2 ชุด (diploid)

ลักษณะของถั่วลันเตา

Mendel ศึกษา 7 ลักษณะ

Monohybrid cross

รุนพอแม Parent generation, P เปนพันธุแท (pure lines)

รุนลูกผสมชั่วที่ 1 The first filial generation, F1รุนลูกผสมชั่วที่ 2 The second filial generation, F2รุนลูกผสมชั่วที่ 3 The third filial generation, F3

การผสมพอแมมีลักษณะแตกตางกันเพียงลักษณะเดียว เชน สีเมล็ด (สีเหลืองกับสีเขียว)

Monohybrid cross

ลักษณะ รูปรางเมล็ด

ตัวอยาง การถายทอดลักษณะรูปรางเมล็ด

ผสม P เมล็ดเรียบ X เมล็ดยน

F1 เมล็ดเรียบ

F2 เมล็ดเรียบ(5,474) เมล็ดยน (1,850)3 1

อัตราสวน เมล็ดเรียบ : เมล็ดยน = 3 : 1= ¾ : ¼

X

ผลการผสมทัง้ 7 ลักษณะของMendel

สรุปผลการผสม Monohybrid

1. ลูก F1 จะแสดงลักษณะเหมือนพอหรือเหมือนแมเพียงลักษณะเดียว เรียกลักษณะที่ปรากฏในลูก F1 วา ลักษณะเดน (dominance)

2. ลักษณะที่ไมปรากฏในลูก F1 จะกลับมาปรากฏอีกครั้งในลูก F2 เรียกลักษณะนี้วา ลักษณะดอย (recessive)

3. ในการผสม ไมวาจะผสมพอแมสลับกัน(reciprocal cross) ก็จะไดผลเหมือนกัน

P ♀ เรียบ X ยน ♂ หรือ P ♀ ยน X เรียบ ♂F1 เรียบ F1 เรียบF2 3 เรียบ : 1 ยน F2 3 เรียบ : 1 ยน

กฎการถายทอดลักษณะของเมนเดล

Mendelian Laws

Law of Segregation of Gene

“ลักษณะแตละลักษณะถูกควบคุมดวย factor 1 คูเมื่อมีการสรางเซลลสืบพันธุ factor ที่อยูเปนคูนี้จะแยกออกจากกันเขาสูเซลลสืบพันธุ (gamate) เซลลละ 1 อัน และจะกลับมาเขาคูอีกครั้งในลูกเมื่อมีการผสมระหวางเซลลสืบพันธุจากพอและแม”

Factor = Gene

ยีนที่ควบคุมลักษณะเดน เรียก Dominant geneแทนดวย อักษรภาษาอังกฤษตัวใหญ A, B, C,………ยีนที่ควบคุมลักษณะดวย เรียก Recessive geneแทนดวย อักษรภาษาอังกฤษตัวเล็ก a, b, c,………

ลักษณะเมล็ดเรียบ ลักษณะ ???ลักษณะเมล็ดยน ลักษณะ ???

allelesให ยีน S เมล็ดเรียบ ยีนเดน

ยีน s เมล็ดยน ยีนดอย

genotype phenotypeSS ลักษณะเมล็ดเรียบ Ss ลักษณะเมล็ดยน

จากตัวอยาง การผสมถั่วเมล็ดเรียบกับถั่วเมล็ดยน

กําหนดให ยีน S - ลักษณะเมล็ดเรียบยีน s - ลักษณะเมล็ดยน

P เมล็ดเรียบพันธุแท X เมล็ดยนพันธุแทSS ss

เซลลสืบพันธุ

F1 Ss เมล็ดเรียบ

F1 X F1 Ss X SsGamete

F2 SS Ss Ss ss (1SS:2Ss:1ss)3 เมล็ดเรียบ 1 เมล็ดยน

S s

S Ss s

F2 SS Ss Ss ss

F3

X X X X

SS

เรียบ

1SS,2Ss,1ss3 เรียบ:1 ยน

1SS,2Ss,1ss3 เรียบ:1 ยน

ssยน

อัตราสวน Genotype ของลูก F2 = SS : Ss : ss= 1 : 2 : 1

อัตราสวน Phenotype ของลูกF2 = เรียบ : ยน= 3 : 1

Monohybrid cross ลักษณะสีเมล็ด

Y – yellow seedy – green seed

Monohybrid cross ลักษณะสีเมล็ด

คําที่ตองทราบ

Locus

Allele

GenotypeHomozygous genotypealleleทั้งสองเหมือนกนั

Homozygous dominanceHomozygous recessive

Heterozygous genotypeallelesทั้งสองไมเหมือนกัน

Phenotype

Locus - ตําแหนงของยนีบนโครโมโซม

Allele - รปูแบบของยีน

Genotype - ยีนในสภาพคูทําหนาที่กาํหนดลักษณะHomozygous genotypealleleทั้งสองเหมือนกัน

Homozygous dominance - AA, BB, SS,…Homozygous recessive - aa, bb, ss,….

Heterozygous genotypeallelesทั้งสองไมเหมือนกัน - Aa, Bb, Ss,…

Phenotype - ลักษณะที่ปรากฏใหเห็น

ความนาจะเปน

โอกาสที่จะเกิดเหตุการณใดเหตุการณหนึง่จากเหตุการณที่สามารถเปนไปไดทั้งหมด

กฎการบวก (Addition law)ความนาจะเปนของเหตุการณที่ไมสามารถ

เกิดขึ้นพรอมกันได “ หรือ ”

P Aa x Aa

F1 AA Aa Aa aa

ความนาจะเปน ¼ AA ½ Aa ¼ aa

ความนาจะเปน

P Aa x Aa

F1 AA Aa Aa aa

ความนาจะเปน ¼ AA ½ Aa ¼ aa

โอกาสที่จะเกิดลูกที่มี genotype AA หรือ Aa เปนเทาไหร ???

3/4

ความนาจะเปน

กฎการคูณ (Multiplication law)ความนาจะเปนของเหตุการณหลายเหตุการที่

สามารถเกิดขึน้พรอมกันได แตละเหตุการณเปนอิสระตอกัน “ และ ”

โยนเหรียญ 2 เหรียญ พรอมกันโอกาสเกิดหัว = ½โอกาสเกิดกอย = ½

มีโอกาสเกิดขึน้ไดทั้งหมด 4 เหตุการณหัว หวั หัว กอย กอย หัว กอย กอยแตละเหตุการณมีความนาจะเปน ??? 1/4

Dihybrid cross

การผสมพอแมที่มีลักษณะแตกตางกัน 2 ลักษณะ

ตัวอยาง

1. ลักษณะรูปรางเมล็ด 2. ลักษณะสีเมล็ดเมล็ดเรียบ X เมล็ดยน เมล็ดสีเหลือง X เมล็ดสีเขียว

ผสมเมล็ดเรียบสีเหลืองพันธุแท กับ เมล็ดยนสีเขียวพันธุแท

P เรียบสีเหลือง X ยนสีเขยีว

F1 เรียบสีเหลือง

เรียบสีเหลือง X เรียบสีเหลือง

F2 เรียบสีเหลือง 315 (9/16)เรียบสีเขียว 108 (3/16)ยนสีเหลือง 101 (3/16)ยนสีเขยีว 32 (3/16)

X

Law of Independent Assortment

‘ยีน (อัลลีล) ที่อยูบนโครโมโซมตางคูกัน มีความเปนอิสระที่จะแยกและรวมกับยีน (อัลลีล) อื่นในเซลลสืบพันธุเดียวกัน’

ให ยีน S – เมล็ดเรียบ ยนี Y – เมล็ดสีเหลืองยีน s – เมล็ดยน ยนี y - เมล็ดสีเขียว

ยนีนี้ตั้งอยูบนโครโมโซมตางคูกนั

P เมล็ดเรียบสีเหลือง X เมล็ดยนสีเขียวGenotype SSYY ssyyGamete SY sy

F1 SsYy (เรียบสีเหลือง)F1 x F1 SsYy X SsYyGamete SY Sy sY sy SY Sy sY syF2

SYSYSy

Sy sY

sY

sy

sy

SSYYSSYy

SSYy SsYYSSyy SsYySsYySsYY ssYY

SsYySsyyssYyssyyssYySsyySsYy

♂ ♀

♀

1/16 SSYY 2/16 SSYy 1/16 SSyy2/16 SsYY 4/16 SsYy 2/16 Ssyy1/16 ssYY 2/16 ssYy 1/16 ssyy

อัตราสวนจีโนไทปของลกู F2

อัตราสวนฟโนไทปของลกูF2

9/16 เรียบสีเหลือง (1/16SSYY+2/16SSYy+2/16SsYY+4/16SsYy)

= 9/16 S_Y_

3/16 เรียบสีเขียว (1/16 SSyy + 2/16 Ssyy) = 3/16 S_yy

3/16 ยนสีเหลือง (1/16 ssYY + 2/16 ssYy) = 3/16 ssY_

1/16 ยนสีเขียว (1/16 ssyy) = 1/16 ssyy

SY

SYSy

Sy sY

sY

sy

sy

SSYY

SSYy

SSYy SsYY

SSyy SsYy

SsYySsYY ssYY

SsYy

Ssyy

ssYyssyyssYySsyySsYy

♂ ♀

Dihybrid cross

แยกศึกษาที่ละลักษณะ

ลักษณะรปูรางเมล็ด

P เมล็ดเรียบ X เมล็ดยน

F1 เมล็ดเรียบ

F2 423 เมล็ดเรียบ : 133เมล็ดยน

อัตราสวน 3/4 เรียบ : 1/4 ยน

ลักษณะสีเมล็ด

P เมล็ดสีเหลือง X เมล็ดสีเขียว

F1 เมล็ดสีเหลือง

F2 416เมล็ดสีเหลือง : 140 เมล็ดสีเขียว

อัตราสวน 3/4 สีเหลือง : 1/4 สีเขียว

Dihybrid cross

Dihybrid cross

ใน Dihybrid cross อัตราสวนของลูก F2 = 9:3:3:1

ใน Monohybrid cross อัตราสวนของลูก F2 = 3:1

Monohybrid X Monohybrid = Dihybrid ?(3:1) X (3:1) = 9:3:3:1

อัตราสวนF2 ใน dihybrid cross

9/16 เมล็ดเรียบสีเหลือง 3/16 เมล็ดยนสีเหลือง

3/16 เมล็ดเรียบสีเขียว 1/16 เมล็ดยนสีเขียว

¼ เมล็ดยน X ¼ เมล็ดสีเขียว = 1/16 เมล็ดยนสีเขียว

Monohybrid cross:รูปรางเมล็ดF2 ¾ เมล็ดเรียบ : ¼ เมล็ดยน

Monohybrid cross:สีเมล็ดF2 ¾ สีเหลือง : ¼ สีเขียว

¾ เมล็ดเรียบ X ¾ เมล็ดสีเหลือง = 9/16 เมล็ดเรียบสีเหลือง

¾ เมล็ดเรียบ X ¼ เมล็ดสีเขียว = 3/16 เมล็ดเรียบสีเขียว

¼ เมล็ดยน X ¾ เมล็ดสีเหลือง = 3/16 เมล็ดยนสีเหลือง

วิธีการหาเซลลสืบพันธุ

Branching systemGenotype AaBb

A

a

B

Bb

b

AB

AbaB

ab

Genotype AaBBCcDd

A BC

c

D

Dd

d

a BC

c

D

Dd

d

ABCD

ABCd

ABcD

ABcd

aBCD

aBCd

aBcD

aBcd

จํานวนเซลลสืบพันธุ = 2n

n=จํานวนคูยีนที่เปนheterozygous

การหาอัตราสวน genotypeและ phenotype

1. Checkerboard method or Punnet squareหาเซลลสืบพันธุของทั้งสองฝาย แลวนํามาเขาตาราง

2. Branching system

นํายีนแตละคูมาผสมกัน แลวนําอัตราสวนจีโนไทปและฟโนไทปที่ไดเปนตัวตั้งแลวนําผลการผสมจากยีนคูอื่นมาตอเปนกิง่ ทําไปจนครบทุกคูลากเสนตอก็จะไดอัตราสวนจีโนไทปและฟโนไทปของลกู

ตัวอยาง SsYy X Ssyy

P Ss X Ss

genotypeF1 ¼ SS :2/4 Ss :¼ ss

phenotypeF1 3/4เรียบ : 1/4ยน

Yy X yy

½ Yy : ½ yy

½ สีเหลือง : ½ สีเขียว

¼ SS

2/4 Ss

¼ ss

1/2Yy

1/2yy

1/2Yy

1/2yy

1/2yy

1/2Yy

1/8SSYy

1/8SSyy

2/8SsYy

2/8Ssyy

1/8ssYy

1/8ssyy

3/4เรียบ

1/4ยน

1/2สีเหลือง

1/2สีเหลือง

1/2สีเขียว

1/2สีเขียว

3/8 เรียบเหลือง

3/8 เรียบเขียว

1/8 ยนเหลือง

1/8 ยนเขียว

P Ss X Ss

genotypeF1 ¼ SS :2/4 Ss :¼ ss

phenotypeF1 3/4เรียบ : 1/4ยน

Yy X yy

½ Yy : ½ yy

½ สีเหลือง : ½ สีเขียว

การทดสอบจีโนไทป

1.ผสมตัวเอง (Self fertilization)

ตัวอยาง

ถามีจีโนไทป SS ผสมตัวเองจะไดลูกเมล็ดเรียบทั้งหมด

SS X SS

S S

ลูก SS

เมล็ดเรียบ

ถามีจีโนไทป Ss ผสมตัวเองจะไดลูกเมล็ดเรียบเมล็ดยน

Ss X Ss

S s S s

ลูก ¼ SS: 2/4 Ss: ¼ ss

3 เมล็ดเรียบ : 1 เมล็ดยน

2. ผสมกบัตัวทดสอบ (Testcross)

ตัวทดสอบ- tester - homozygous recessive

ตน tester ss

ตัวอยาง

เมล็ดเรียบสีเหลือง SSYY, SSYy, SsYY, SsYy

เมล็ดเรียบสีเหลือง X tester

ssyyS_Y_

ลูกผสม เมล็ดเรียบสีเหลืองทั้งหมด

syGamete

S Ys y

จีโนไทปของตนที่นํามาทดสอบคือ SSYY

เมล็ดเรียบสีเหลือง X tester

ssyyS_Y_genotype

gamete sy

ลูกผสม 1 เมล็ดเรียบสีเหลือง : 1 เมล็ดเรียบสีเขียว

ตนทีน่ํามาทดสอบนี้มีจีโนไทป SSYy

yySsSsYy

เมล็ดเรียบสีเหลือง X tester

ssyygenotype S_Y_

gamete sy

ลูกผสม 1 เมล็ดเรียบสีเหลือง : 1 เมล็ดเรียบสีเขียว

1 เมล็ดยนสีเหลือง : 1 เมล็ดยนสีเขียว

ssyy

ตนทีน่ําทดสอบมีจีโนไทป SsYy

Monohybrid cross

Genotypic ratio ของลูก F2 = 1 : 2 : 1

Phenotypic ratio ของลูก F2 = 3/4 : 1/4

Dihybrid cross

Genotypic ratio ของลูก F2 = 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 :1 : 2 : 1

Phenotypic ratio ของลูก F2 = 9/16 : 3/16 : 3/16 : 1/16

สรุป

Monohybrid Dihybrid Trihybrid

Gamete ที่ F1 สราง

ชนิด genotype ใน F2

ชนิด phenotype ใน F2

2 4 8

3 9 27

2 4 8

2n

3n

2n

จํานวนgenotype ใน F2 4 16 64 4n

n คือ จํานวนคูของจีนที่เปน heterozygous

Thank you