Bài học

Phép lai phân tích và biện luận ngược

Mục tiêu bài học

Sau bài này, em giải thích được mục đích của phép lai phân tích, và xác định đúng kiểu gene của một cá thể mang kiểu hình trội dựa vào tỉ lệ kiểu hình quan sát được ở đời con của phép lai đó.

Kiến thức nền cần nhớ

Bài trước em đã giải phép lai P: AA × aa → F1: Aa → F2: 1 AA : 2 Aa : 1 aa (kiểu hình 3:1) theo quy luật phân li (same-grade bridge). Bài này giải bài toán theo chiều NGƯỢC lại: biết tỉ lệ kiểu hình ở đời con, suy ra kiểu gene của bố mẹ — kỹ năng mà đề kiểm tra và đề thi khai thác nhiều nhất.

Khởi động

Hai cây hoa đỏ đứng cạnh nhau trong vườn, cùng kiểu hình. Một cây có kiểu gene AA, cây kia Aa — nhưng nhìn bằng mắt, em không thể phân biệt. Làm cách nào để biết chắc kiểu gene của từng cây mà không cần giải trình tự gene?

Kiến thức trọng tâm

Vì trội hoàn toàn, một cá thể mang kiểu hình trội có thể có kiểu gene đồng hợp trội (AA) hoặc dị hợp (Aa) — hai kiểu gene này biểu hiện GIỐNG hệt nhau ra bên ngoài, nên không thể phân biệt chỉ bằng quan sát kiểu hình. Phép lai phân tích giải quyết đúng vấn đề đó: đem cá thể cần xác định lai với một cá thể đồng hợp lặn (aa) — gọi là cây thử — rồi quan sát tỉ lệ kiểu hình ở đời con để suy ra kiểu gene.

Vì trội hoàn toàn, một cá thể mang kiểu hình trội có thể có kiểu gene đồng hợp trội (AA) hoặc dị hợp (Aa) — hai kiểu gene này biểu hiện GIỐNG hệt nhau ra bên ngoài, nên không thể phân biệt chỉ bằng quan sát kiểu hình. **Phép lai phân tích** giải quyết đúng vấn đề đó: đem cá thể cần xác định lai với một cá thể **đồng hợp lặn** (aa) — gọi là cây thử — rồi quan sát tỉ lệ kiểu hình ở đời con để suy ra kiểu gene.

Cây thử aa chỉ tạo MỘT loại giao tử duy nhất, mang allele a — nên toàn bộ sự đa dạng ở đời con chỉ đến từ phía cá thể cần xác định. Nếu cá thể đó là đồng hợp trội AA (chỉ tạo giao tử A), phép lai AA × aa cho toàn bộ đời con Aa, kiểu hình đồng tính 100% trội. Nếu cá thể đó là dị hợp Aa (tạo hai loại giao tử A, a với tỉ lệ 1:1), phép lai Aa × aa cho đời con 1 Aa : 1 aa, kiểu hình phân li theo tỉ lệ 1 trội : 1 lặn. Hai kết quả này khác hẳn nhau, nên chỉ cần nhìn tỉ lệ đời con là xác định được kiểu gene ban đầu.

Biện luận ngược là kỹ năng tổng quát hơn phép lai phân tích: từ MỘT tỉ lệ kiểu hình quan sát được ở đời con, suy ra kiểu gene của bố mẹ đã tạo ra tỉ lệ đó — đi ngược chiều so với việc tính tỉ lệ đời con khi đã biết kiểu gene P (như bài trước). Nguyên tắc chung: tỉ lệ 100% đồng tính chỉ sinh ra khi ít nhất một bên bố mẹ đồng hợp; tỉ lệ 1:1 chỉ sinh ra khi một bên dị hợp lai với bên đồng hợp lặn; tỉ lệ 3:1 chỉ sinh ra khi cả hai bên đều dị hợp.

**Biện luận ngược** là kỹ năng tổng quát hơn phép lai phân tích: từ MỘT tỉ lệ kiểu hình quan sát được ở đời con, suy ra kiểu gene của bố mẹ đã tạo ra tỉ lệ đó — đi ngược chiều so với việc tính tỉ lệ đời con khi đã biết kiểu gene P (như bài trước). Nguyên tắc chung: tỉ lệ 100% đồng tính chỉ sinh ra khi ít nhất một bên bố mẹ đồng hợp; tỉ lệ 1:1 chỉ sinh ra khi một bên dị hợp lai với bên đồng hợp lặn; tỉ lệ 3:1 chỉ sinh ra khi cả hai bên đều dị hợp.

Hai ô ứng với hai loại giao tử A, a của cây Aa (hàng), kết hợp với giao tử a duy nhất của cây aa (cột) → hai tổ hợp Aa và aa, đúng tỉ lệ kiểu hình 1 trội : 1 lặn.

Ví dụ

Xác định kiểu gene từ tỉ lệ 1:1

1
Giả thiết trội hoàn toàn, gene nằm trên nhiễm sắc thể thường, không đột biến. Một cây hoa đỏ (kiểu hình trội, A trội hoàn toàn so với a) chưa rõ kiểu gene được đem lai phân tích với cây hoa trắng (aa), thu được đời con phân li theo tỉ lệ xấp xỉ 1 hoa đỏ : 1 hoa trắng. Xác định kiểu gene của cây hoa đỏ đem lai.
2
Đời con phân li theo tỉ lệ 1:1 (1 hoa đỏ : 1 hoa trắng), tức có hai loại kiểu hình với số lượng ngang nhau.
3
Muốn có hai kiểu hình với tỉ lệ bằng nhau ở đời con, phải có một bên bố mẹ tạo ra hai loại giao tử khác nhau. Cây hoa trắng đã biết là đồng hợp lặn aa, chỉ tạo một loại giao tử a — vậy sự đa dạng phải đến từ cây hoa đỏ. Theo quy luật phân li, cây hoa đỏ phải dị hợp Aa để tạo hai loại giao tử A, a với tỉ lệ 1:1. (1)
4
Từ (1), phép lai là Aa × aa: giao tử A kết hợp với a cho Aa (hoa đỏ); giao tử a kết hợp với a cho aa (hoa trắng). Tỉ lệ đời con 1 Aa : 1 aa, tức 1 hoa đỏ : 1 hoa trắng — khớp với đề bài.
5
Vậy cây hoa đỏ đem lai phân tích có kiểu gene dị hợp Aa.

Ví dụ

Xác định kiểu gene từ tỉ lệ đồng tính 100% (dạng đề thi)

1
Giả thiết trội hoàn toàn, không đột biến. Một cây hạt trơn (B trội hoàn toàn so với b) đem lai phân tích với cây hạt nhăn (bb), thu được toàn bộ 60 cây con đều hạt trơn. Xác định kiểu gene của cây hạt trơn đem lai, và giải thích vì sao kết quả này khác với ví dụ hoa đỏ ở trên.
2
Đời con đồng tính 100% hạt trơn — không xuất hiện kiểu hình lặn nào trong 60 cây con.
3
Cây hạt nhăn (bb) chỉ tạo giao tử b. Muốn đời con 100% hạt trơn dù có giao tử b từ phía cây thử, cây hạt trơn đem lai phải chỉ tạo MỘT loại giao tử duy nhất là B — tức đồng hợp trội BB, khác với cây hoa đỏ dị hợp Aa ở ví dụ trên tạo hai loại giao tử. (1)
4
Từ (1): BB × bb → toàn bộ đời con Bb, kiểu hình 100% hạt trơn — khớp với đề bài.
5
Vậy cây hạt trơn đem lai phân tích có kiểu gene đồng hợp BB. Khác với ví dụ trước (tỉ lệ 1:1 → Aa), tỉ lệ đồng tính 100% ở đây cho biết cây đem lai là đồng hợp trội, vì chỉ đồng hợp mới tạo một loại giao tử duy nhất.

Luyện tập có hướng dẫn

Luyện tập độc lập

Sai lầm thường gặp

Sai lầm phổ biến là quên mất cây thử PHẢI là đồng hợp lặn (aa) — nếu lai với một cây kiểu hình trội khác, tỉ lệ đời con sẽ không phản ánh rõ kiểu gene cần tìm, vì cả hai bên đều có thể tạo nhiều loại giao tử. Một sai lầm khác là kết luận vội từ mẫu quá nhỏ — 3 hay 4 cây con không đủ để phân biệt tỉ lệ 1:1 với 100% trội do dao động ngẫu nhiên, cần một mẫu đủ lớn như bài học về phương pháp của Mendel đã nêu.

Kiểm tra nhanh

Ghi nhớ

Phép lai phân tích: lai cá thể trội chưa rõ kiểu gene với đồng hợp lặn (aa). Đời con đồng tính 100% trội → cá thể đem lai là AA. Đời con phân li 1:1 → cá thể đem lai là Aa. Đó chính là cách biện luận ngược từ tỉ lệ kiểu hình sang kiểu gene.

Đến đây em đã giải thành thạo phép lai một cặp tính trạng, cả chiều xuôi lẫn chiều ngược. Chương tiếp theo thêm một cặp tính trạng thứ hai vào cùng phép lai — điều gì xảy ra khi hai cặp gene cùng phân li một lúc?