Исследование генетических закономерностей наследования признака окраски шерсти у декоративных крыс.

Муниципальное общеобразовательное учреждение

 Большеключищенская средняя школа имени В.Н. Каштанкина

Исследование генетических закономерностей наследования признака окраски шерсти у декоративных крыс.

Исследовательская работа

                             Работу выполнили:

                                                                          Волкова Влада,

                                                                          учащаяся 10 класса

                                                                                 Научный руководитель:

                                                                Носкова Юлия Владимировна,

                                           учитель биологии

                                                                          МОУ Большеключищенской СШ

                                                    имени В.Н. Каштанкина

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение                                                                                                              2

1.Литературный обзор                                                                                        4

2.Как появилась декоративная крыса                                                               4

3.Виды и породы декоративных крыс                                                              5

4.Исследования                                                                                                   6

5.Результаты исследования                                                                               7

5.1 Закономерности окраски шерсти декоративной крысы                           7

5.2 Распределение окраса по телу                                                                    10

6.Выводы                                                                                                            13

7.Заключение                                                                                                     14                              

8.Список использованной литературы                                                            15

9.Приложение                                                                                                    16

ВВЕДЕНИЕ

               Генетика — это наука о наследственности и изменчивости живых организмов. Ее законы универсальны, они применимы к любому виду живых существ — от вирусов до человека. От генетических особенностей зависят внешний облик организма, свойства его характера, здоровье и многое другое. На наш взгляд, изучение генетических закономерностей должно занимать большее время в школьной программе, так как мы полностью согласны с высказыванием академика  Константина  Скрябина: «Кто владеет генетической информацией, будет владеть миром». Мы думаем, это очень точные слова, ведь генетические знания применяются в медицине, криминалистике, психиатрии, сельском хозяйстве, в пищевой и фармацевтической промышленности и многих других отраслях.

             Нас всегда интересовало, каким образом передаются признаки (цвет волос, цвет глаз и т.д.) организмов от родителей  к детям. Почему передаются некоторые черты характера, а другие нет. Что лежит в основе всего этого? На уроках биологии мы изучили основные генетические закономерности, и возникла идея  посмотреть, как работают законы Менделя на практике. Было принято решение изучить эти законы на декоративных крысах.

Тема исследовательской работы: Исследование генетических закономерностей наследования признака окраски шерсти у декоративных крыс.

Актуальность темы: изучение генетических законов на практике всегда  актуально, так как на уроках биологии мы изучаем теорию  и   решаем задачи, которые нам предлагает учебник. Решить задачу, которая ставит жизнь значительно интереснее.

Объект исследования: крыса декоративная.

Предмет исследования: характер наследования признака окраски шерсти у крыс.

Гипотеза: окраска шерсти у крысы декоративной наследуется согласно основным известным нам законам Г.Менделя.

Цель работы: проверить действие законов Г. Менделя на практике, а именно проявление генетических закономерностей наследования окраски шерсти у крысы декоративной в двух поколениях.

Поставлены следующие задачи:

1. Исследовать литературные источники, узнать больше о происхождении декоративных крыс и существующих в настоящий момент породах крыс.

2.Скрестить крыс с контрастными  признаками и узнать характер          наследования окраски шерсти у потомков.

3.Скрестить полученное первое поколение крыс между собой и продолжить изучение характера наследования окраски шерсти.

Метод исследования: гибридологический.

1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

          Анализ литературных источников показал, что книг о генетике крыс практически нет, либо мы их не нашли. Разобраться с генетическими закономерностями нам помогли школьные учебники: учебник биологии 9 класс  Пасечник В.В. Биология: Введение в общую биологию.-М.:Дрофа, 2016 и учебник 10 класса Каменский А.А. Биология: базовый уровень.-М.: Вентана-Граф, 2017. 

         Основную помощь нам оказали: сайт зооинженерного факультета МСХА[1]  и сайт союза заводчиков и коллекционеров домашних

 животных [2]

2.КАК ПОЯВИЛАСЬ ДЕКОРАТИВНАЯ КРЫСА?

          В начале 19 века из-за невероятного количества серых крыс в городах в Англии появляется аморальный и кровавый «вид спорта»: диких крыс ловят, а затем выпускают на арену против притравленных терьеров. Именно это время можно считать решающим моментом в истории появления домашних крыс. Некоторым из пойманных диких крыс, альбиносам, везет, и они не становятся участниками этого «шоу», а демонстрируются в качестве диковинных зверей на выставках. В это же время начинает проводиться первая племенная работа, направленная на получение ручных крыс с качествами домашних животных. Ручные белые крысы будят интерес людей, и некоторые из них начинают содержать этих «экзотических» животных дома, а чуть позднее крыс уже используют в цирковых выступлениях. К сожалению, плодовитые неприхотливые животные вызывают и интерес ученых, т.к. крысы оказались идеальным расходным материалом для растущего числа опытов и исследований. Таким образом, развитие чисто декоративного крысоводства идет параллельно использованию крыс в качестве лабораторных животных. Именно по этой причине неправильно считать, что декоративные крысы произошли от лабораторных.

         В 80-тые годы крысы, носимые на плече или в кармане, становятся неотъемлемой частью панк-культуры и превращаются в символ бунтарства, желания выделиться, шокировать консервативных людей. И лишь к концу 20 века образ крысы постепенно отделяется от этой субкультуры, и крыса начинает постепенно превращаться в «нормальное» домашнее животное, как кошка, собака или хомячок.

        На сегодня декоративная крыса прочно обосновалась в наших домах в качестве животного-компаньона. Сейчас в мире насчитывается примерно 200 тысяч декоративных крыс, содержащихся в качестве питомцев, на самом же деле их количество гораздо выше, и оно продолжает расти.[3]

                                3. ВИДЫ И ПОРОДЫ ДЕКОРАТИВНЫХ КРЫС

     Классификация крыс в зависимости от типа телосложения:

1.     Стандартные крысы   2.  Крысы «Дамбо»  3. Бесхвостые крысы

    Классификация в зависимости от расцветки:

Преимущественно они бывают белыми, черными, серыми, коричневыми, оранжевыми, голубыми, бежевыми, черно-белыми. От цвета волосяного покрова зависит и оттенок глаз. Зачастую у крыс с белой шерстью глаза имеют черный или красный цвет. Виды с голубым оттенком тела чаще всего являются обладателями глаз рубинового тона.

    Классификация по типу шерсти:

Кудрявые крысы, волнистые крысы, пуховые крысы, крысы «Сфинкс», без шерсти, «Рекс»,длинношерстные крысы, сатиновые крысы, хаски. Кому интересно почитать о породах, можно пройти по ссылке [4 ].

4.ИССЛЕДОВАНИЯ

        Мы приобрели две разнополых крысы. Старались, чтоб фенотип крыс был контрастным. Хотелось, чтобы крысы были черной  и белой расцветки, но, к сожалению, таких животных не было в продаже. Самец: серо-белый, волнистый мех. Самка: коричневая (агути) с прямой, гладкой шерстью. Дали крысам имена: Коржик  и  Муська. (1,2)

       Приступаем к исследованию характера  наследования окраски шерсти крыс.   Наших питомцев  посадили вместе,  через 3 недели Муська родила 6 крысят : 2 крысенка агути  и 1 агути капюшонный окрас и 2 черные капюшонный окрас (3). Еще 2 крысенка, предположительно белого цвета сразу погибли. Мы сразу попробовали составить схему скрещивания, но у нас ничего не получилось, так как стало не понятно, откуда взялся черный цвет?  И почему появились крысята с капюшонным окрасом шерсти, т.е с неравномерным окрашиванием. Законы Г. Менделя о взаимодействии аллельных генов не действовали. Напрашивался вывод, что у крыс окраска шерсти контролируется неаллельными  генами. Мы приступили к более подробному изучении темы: «Взаимодействие неаллельных генов».

      Когда крысята подросли, было принято решение скрестить двух крысят (сестру и брата) между собой и получить второе поколение.

      Были отобраны следующие особи: самка агути, самец черный (капюшонный окрас) (4,5). Мы не могли долго ждать, и скрестили крыс, когда им исполнилось 1.5 месяца. Через три недели получили второе поколение, но видимо крысы были не достаточно развиты и со вторым поколением возникли  проблемы: самка уничтожила половину приплода, из 12 штук осталось всего 7 крысят. Хотя мы старались кормить самку  разнообразным кормом, содержащим много белка. Итак, осталось 4 крысят агути (капюшонных) и 3 черных (капюшонных) (6,7)

             Напрашивалось само собой еще одно исследование: наследование капюшонного окраса крыс. Проанализировав таблицу генов декоративных крыс, мы пришли к выводу, что за подавление окраса на различных участках тела отвечают два гена g-Grey и  h-Recessive и тоже имеет место быть неаллельное взаимодействие генов. В результате скрещивания в первом поколении родилось 3 полноцветных и 3 капюшонных крысенка. При скрещивании двух капюшонных крысят все крысята во втором поколении оказались капюшонными.

5.РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

5.1 Закономерности окраски шерсти декоративной крысы

            Следующим этапом нашего исследования стало составление схем скрещивания, и выявления  генетических закономерностей наследования окраски шерсти. Чтобы правильно составить схему скрещивания мы обратились к нашему учителю биологии и руководителю нашей исследовательской работы Носковой  Ю.В., а также к интернет –источникам и учебникам.

        После долгих, совместных размышлений, мы поняли, что окраску шерсти крыс отвечает не один ген. Ген называется полиморфным, если более чем один аллель занимает этот ген в локус популяции [ 5 ].

      Так же мы поняли, что неаллельные  гены окраски шерсти взаимодействуют друг с другом. При взаимодействии гена А (отвечающего за окраску)  с геном В (отвечающего за распределение цвета по всей длине волоса) наблюдается появление нового признака – «агути».  Окрас «агути»  имеет по вcей длине кольцо желтого пигмента, а в основании и на конце волоска - черный пигмент (дикий окрас) [1].    Явление взаимодействия генов, при котором для проявления признака необходимо наличие двух неаллельных генов, называют комплементарностью (от лат. complementum – дополнение), а гены, необходимые для проявления признака, комплементарными, или дополнительными [ 1.1 ]. При сочетании а с В получается, серо-белый цвет. Это тоже проявление комплементарности.

Генотип аавв - нет пигмента (альбинос)[6].

                                              Окраска шерсти

Ген	Признак
А	Есть пигмент (черный)
а	Подавление  пигмента (а с В дает серо-белый цвет)
В	Распределение пигмента по всей длине
в	Не влияет на окраску

Генотип	Фенотип
А_вв	черный
ааВ_	бело-серый
А_В_	агути
аавв	Нет пигмента (альбинос)

Предположительный  генотип коричневой крысы Муськи - АаВв (агути)

Как мы это выяснили?

Р   ♀ черный                   Х                       ♂             серо-белый

          ААвв                                                                    ааВВ

G        Ав                                                                          аВ

                                              агути

F₁                                                               АаВв

А+В= АВ новый признак-«агути» Комплементарное  взаимодействие неаллельных генов

                               Схема скрещивания Муськи и Коржика

Р   ♀ агути              Х                       ♂      серо-белый

   AaВв                                                            ааВВ

F₁

♂ ♀	aВ	aв
АВ	АаВВ агути	АаВв агути
Aв	АаВв агути	Аавв черные
аВ	ааВВ серо-белый	ааВв серо-белый
ав	ааВв серо-белый	аавв альбинос

Расщепление по фенотипу   3 (агути):3 (серо-белых):1 (черные):1 (альбинос)

Комплементарность

В нашем случае родилось 4 агути и 2 черных крысенка.

                                           Второе поколение

F₂     ♀ _{агути                     Х}                          ♂                                         черный

             AaВв                                                                                         Аавв

 

♂ ♀	Ав	ав
АВ	ААВв агути	АаВв агути
Ав	ААвв черные	Аавв черные
аВ	АаВв агути	ааВв серо-белый
ав	Аавв черный	аавв альбинос

Расщепление по фенотипу:

3 (агути):3 (черные): 1(альбинос) : 1 (серо-белые)

Комплементарность

В нашем случае родилось 4 агути и 3 черных крысенка.

                           5.2 Распределение окраса по телу

         У декоративных крыс довольно сложная генетика распределения окраски по телу:

-Полное (все тело равномерно окрашено)

-Все тело окрашено, живот белый

-Капюшонный окрас

-Окрашена только голова, остальное белое

-Окрашены только лапки и хвост и т.д

Ген	Признак
G	Без пятен
g	Пятнистость
H	Полноцветный
h	Разбавление черного и желтого

Генотип	Фенотип
GGHH (GgHh)	Полноцветный, без пятен
GGhh (Gghh)	Без пятен
ggHH (ggHh)    g(ингибитор) подавляет ген H	Капюшонный орас
gghh	белый

В этом случае мы видим, что ген g  подавляет ген H, т.е. выступает ингибитором. В генетике явление, когда один ген подавляет действие другого  неаллельного гена называют эпистазом, в данном случае мы имеем дело с рецессивным эпистазом [6].

У нас самка с полноцветным окрасом и самец белый.

Р   ♀  полноцветный                   Х                       ♂           белый

                  GgHh                                                                 gghh    

G       GH Gh gH gh                                                                gh

F₁           

♂ ♀	gh
GH	GgHh (полноцветный
Gh	Gghh (без пятен)
gH	ggHh (капюшонный)
gh	Gghh (белый)

               Расщепление по фенотипу: 2:1:1

                      Рецессивный эпистаз                                  

           В нашем случае в первом поколении 3  крысенка  были  полностью окрашены, 3 особи  имели капюшонный окрас.

Во втором поколении мы скрестили двух капюшонных особей.

Р   ♀  капюшонный                  Х                       ♂           капюшонный

              ggHh                                                                         ggHh

G           gH gh                                                                        gH gh                                                                

F₁           

♂ ♀	gh	gH
gH	ggHh (капюшонный)	ggHH (капюшонный)
gh	gghh (белый)	ggHh (капюшонный)

Расщепление по фенотипу: 3:1

Рецессивный эпистаз.

В нашем случае второе поколение дало всех капюшонных крысят:  4 агути капюшонные и 3 черных капюшонных.

6.ВЫВОДЫ

1.За цвет волос крыс отвечает несколько генов. Ген называется полиморфным, если более чем один аллель занимает этот ген в локус популяции.

2. По результатам скрещивания мы видим, что гены и признаки, за которые эти гены отвечают, сочетаются и наследуются независимо друг от друга, т.е. наше исследование еще раз доказывает генетические закономерности Грегора Менделя.

3.   Но также мы видим некое несоответствие законам Менделя, ведь признак агути проявляется при взаимодействии двух  неаллельных доминантных генов А и В.    Признак серо-белый проявляется при взаимодействии рецессивного гена а с доминантным геном В. Ген В подавляет влияние гена а (отсутствие окраски) и не дает проявится гену альбинизма, когда полностью отсутствует пигмент и шерсть приобретает сероватый оттенок. Явление взаимодействия генов, при котором для проявления признака необходимо наличие двух неаллельных генов, называют комплементарностью (от лат. complementum – дополнение), а гены, необходимые для проявления признака, комплементарными, или дополнительными [1.1].  

4. Появление белых пятен в окрасе, а именно капюшонный окрас тоже проявляется при взаимодействии двух генов. Рецессивного гена g и доминантного гена Н. В этом случае рецессивный ген g выступает ингибитором и подавляет ген полноцветности Н. В генетике явление, когда один ген подавляет действие другого  неаллельного гена называют эпистазом, в данном случае мы имеем дело с рецессивным эпистазом [6].

7.ЗАКЛЮЧЕНИЕ

           Работа над данным исследованием  стало для нас  очень увлекательным занятием. Во-первых, интересно наблюдать и ухаживать за крысами. Это очень милые и сообразительные зверьки. Во – вторых, мы даже не ожидали, что нас настолько захватит более доскональное, углубленное изучение генетики. Работа оказалась совсем не простой. Было много не правильных выводов, ошибок в составлении схем скрещивания, в определении характера наследования признаков, в определении генотипов крыс. Все-таки наши знания в области генетики еще очень скудны. Даже хотелось оставить работу не законченной, так как было очень много не понятного, и мало источников информации. Но все вместе мы справились с задачей. Хотя остались еще некоторые вопросы. Например, почему у нас так и не появились серо-белые крысята, как папа Коржик. Возможно, так сложилось, что они просто не родились, может быть серо-белые крысята менее жизнеспособны. Но надеемся, что наши исследования в области генетики будут продолжаться. Тем более, что после школы мы планируем поступать в ВУЗы, где будем изучать биологию и в частности генетику более углубленно. Наша работа будет полезна  учащимся, которые тоже хотят связать свою жизнь с биологией и тем, кто занимается исследованием всего интересного.

8.СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1        https://www.activestudy.info/

2        https://planetazverey.ru/

3        http://ratmania.ru/istoriya/

4        https://ohomjakah.ru/domashnie-krysy/vidy-i-porody-domashnih-dekorativnyh-krys

5        https://medn.ru/s/polimorfizm-chto-eto-geneticheskiy-polimorfizm.html

6        https://studbooks.net/1546602/meditsina/osnovy_krysinoy_genetiki

1.1. Пасечник В.В. Биология: Введение в общую биологию.9 класс- М.:Дрофа, 2016

1.2  Каменский А.А. Биология: 10 класс базовый уровень. - М.: Вентана-Граф, 2017. 

9.ПРИЛОЖЕНИЕ

 Фото 1Фото 2

Фото 3

 Фото 4Фото 5

 Фото 7Фото 6