ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ MICROSOFT OFFICE EXCEL В ИССЛЕДОВАНИЯХ СТУДЕНТОВ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ - Студенческий научный форум

VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Личный портфель

ПРИМЕНЕНИЕ ПРОГРАММЫ MICROSOFT OFFICE EXCEL В ИССЛЕДОВАНИЯХ СТУДЕНТОВ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

Красноченко О.С., Наливайко И.В.
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF

С сентября 2012 года в виварии естественно-географического факультета Поволжской государственной социально-гуманитарной академии содержатся грызуны: белые лабораторные крысы и монгольские песчанки. В рамках работы кружка «Общая биология» проводятся исследования на изучение особенностей биологии, содержания, разведения, развития, поведения этих грызунов. Предпринимается попытка выявить особенности наследования признака окраса шерсти у монгольских песчанок. По источникам литературы и сети интернет было определено, что данный признак кодируется семью парами генов: A, C, D, E, G, P и Sp.

При решении задач на ди- и полигибридное скрещивание применяют решетку Пеннета, с помощью которой легко можно проанализировать возможные генотипы и фенотипы гибридов второго поколения F2; выявить возможные соотношения. Рассмотрим решетку Пеннета при дигибридном скрещивании (таблица 1). В первом левом столбце записаны гаметы женской особи, в верхней строке – гаметы мужской особи родительской пары. В ячейках, находящихся на пересечении строки и столбца записаны возможные варианты генотипов потомков. При это принято первой записывать знак аллели, несущей доминантный признак (заглавные буквы A, B), затем записывать знак аллели, несущей рецессивный признак – a, b, не зависимо от какого родителя (самки или самца) получена эта аллель.

Таблица 1

Возможные генотипы потомствапри скрещивании гетерозиготных по двум признакам особей

 

АB

Аb

аB

аb

АB

ААBB

ААBb

АаBB

АаBb

Аb

ААBb

ААbb

АаBb

Ааbb

аB

АаBB

АаBb

ааBB

ааBb

аb

АаBb

Ааbb

ааBb

ааbb

Анализ таблицы показывает, что как соотношение генотипов AaBb : AABb : AaBB : Aabb : aaBb : AABB: AAbb : aaBB : aabb= 4:2:2:2:2:1:1:1:1, тогда как соотношение фенотипов 9:3:3:1.

У дигибридного организма образуется четыре типа гамет. Этот результат обусловлен законом чистоты гамет и законом независимого распределения неаллельных генов. Тригибрид AaBbCc образовывает восемь типов гамет (2n =23 =8). Количество гамет, образующихся у особи, зависит от числа генов, находящихся в гетерозиготном состоянии. Фенотип Агути у монгольских песчанок в большей степени зависит от пяти генов: A, C, E, G, P. Наследование данного признака полигенно. Окрас Агути (природный) будет проявляться в случае генотипа, у которого хотя бы одна аллель каждого гена доминантна, т.е. при генотипе А-С-Е-G-P-. Вторая аллель может быть как в доминантна, так и рецессивна. Гетерозиготная особь AaCcEeGgPpбудет образовывать 25 =32 типа гамет. Решетка Пеннета должна содержать 32 гаметы женской особи и 32 гаметы мужской особи. Таким образом, при скрещивании двух гетерозиготных особей окраса Агути возможно образование 1024 генотипов. Ручным способом составить и проанализировать многообразие вариантов достаточно затруднительно.

Для выявления всех возможных генотипов потомков при скрещивании двух гетерозиготных особей окраса Агути можно воспользовались электронным табличным процессором Microsoft Office Excel – 2013.

Для того чтобы объединить символы генов женской особи (например, ACegp) и генов мужской особи (например, AcEgP), необходимо воспользоваться формулой сцепления в Excel

=СЦЕПИТЬ(R[-7]C;RC[-13])

В случае простого сцепления, получается результат генотип вида ACegpAcEgP, то есть, сначала все символы генов матери, потом – отца. Такая запись недопустима, аллели генов, отвечающих за проявление одного признака, должны быть записаны рядом, независимо от женского или мужского организма получена аллель. Сначала записывают доминантную аллель, затем рецессивную, если таковая есть. Чтобы получить результат посимвольно (вида AAcCEeggPp), необходимо воспользоваться возможностью возврата заданного по номеру знака в ячейке и последующего сцепления их в одну ячейку:

=СЦЕПИТЬ(ПСТР(R[-7]C;1;1);ПСТР(R8C1;1;1);ПСТР(R[-7]C;2;1);ПСТР(R8C1;2;1);ПСТР(R[-7]C;3;1);ПСТР(R8C1;3;1);ПСТР(R[-7]C;4;1);ПСТР(R8C1;4;1);ПСТР(R[-7]C;5;1);ПСТР(R8C1;5;1)).

Следующим этапом действий по программе Microsoft Office Excel явилось более классическое представление символов (сначала доминантный аллель, затем рецессивный аллель; например, AACcEeggPp). Для решения этой задачи необходимо воспользоваться формулой подстановки:

=ПОДСТАВИТЬ(ПСТР(СУММ!RC;1;2);"aA";"Aa")&ПОДСТАВИТЬ(ПСТР(СУММ!RC;3;2);"cC";"Cc")&ПОДСТАВИТЬ(ПСТР(СУММ!RC;5;2);"eE";"Ee")&ПОДСТАВИТЬ(ПСТР(СУММ!RC;7;2);"gG";"Gg")&ПОДСТАВИТЬ(ПСТР(СУММ!RC;9;2);"pP";"Pp"),

то есть, замены старых сочетаний символов новыми, например, «Cc» вместо «cC». В результате все ячейки таблицы оказались заполненными всеми возможными (1024) вариантами генотипов потомков.

Для подсчёта всех встречающихся вариантов генотипов потомков, необходимо воспользоваться макросом, функциональная часть которого имеет следующие значения:

For i = 1 To UBound(arr)

For j = 1 To UBound(arr, 2)

.Item(arr(i, j)) = .Item(arr(i, j)) + 1

Next

Next

Данный макрос выводит все варианты генотипов и количество раз, которое они встречаются.

Проведем анализ наследования окраса в потомстве F1 при скрещивании родительской пары окраса шерсти женской особи Золотой агути и мужской особи Лилак. У гетерозиготной по пяти генам женской особи окраса Золотой агути (генотип AаCсEеGgPр)может образоваться 32 типа гамет (25). У мужской особи окраса Лилак (генотип aaCCEеGgpp) гетерозиготной по двум генам (E и G)и гомозиготной по трем генам (С – только доминантные аллели, а и р – только рецессивные аллели), отвечающих за развитие признака, – 4 типа гамет (22). При слиянии женской и мужской половых клеток возможно образование 128 генотипов. Решетка Пеннета, построенная с помощью программы Microsoft Office Excel – 2013, представлена в таблице 2.

Таблица 2

Решетка Пеннета:скрещивание женской особи окраса шерсти Агутии мужской особи окраса шерсти Лилак, гетерозиготных по генам

 

aCEGp

aCEgp

aCeGp

aCegp

ACEGP

AaCCEEGGPp

AaCCEEGgPp

AaCCEeGGPp

AaCCEeGgPp

AcEGP

AaCcEEGGPp

AaCcEEGgPp

AaCcEeGGPp

AaCcEeGgPp

ACeGP

AaCCEeGGPp

AaCCEeGgPp

AaCCeeGGPp

AaCCeeGgPp

ACEgP

AaCCEEGgPp

AaCCEEggPp

AaCCEeGgPp

AaCCEeggPp

ACEGp

AaCCEEGGpp

AaCCEEGgpp

AaCCEeGGpp

AaCCEeGgpp

AceGP

AaCcEeGGPp

AaCcEeGgPp

AaCceeGGPp

AaCceeGgPp

AcEgP

AaCcEEGgPp

AaCcEEggPp

AaCcEeGgPp

AaCcEeggPp

AcEGp

AaCcEEGGpp

AaCcEEGgpp

AaCcEeGGpp

AaCcEeGgpp

ACegP

AaCCEeGgPp

AaCCEeggPp

AaCCeeGgPp

AaCCeeggPp

ACeGp

AaCCEeGGpp

AaCCEeGgpp

AaCCeeGGpp

AaCCeeGgpp

ACEgp

AaCCEEGgpp

AaCCEEggpp

AaCCEeGgpp

AaCCEeggpp

AcegP

AaCcEeGgPp

AaCcEeggPp

AaCceeGgPp

AaCceeggPp

ACegp

AaCCEeGgpp

AaCCEeggpp

AaCCeeGgpp

AaCCeeggpp

AceGp

AaCcEeGGpp

AaCcEeGgpp

AaCceeGGpp

AaCceeGgpp

AcEgp

AaCcEEGgpp

AaCcEEggpp

AaCcEeGgpp

AaCcEeggpp

Acegp

AaCcEeGgpp

AaCcEeggpp

AaCceeGgpp

AaCceeggpp

aCEGP

aaCCEEGGPp

aaCCEEGgPp

aaCCEeGGPp

aaCCEeGgPp

acEGP

aaCcEEGGPp

aaCcEEGgPp

aaCcEeGGPp

aaCcEeGgPp

aCeGP

aaCCEeGGPp

aaCCEeGgPp

aaCCeeGGPp

aaCCeeGgPp

aCEgP

aaCCEEGgPp

aaCCEEggPp

aaCCEeGgPp

aaCCEeggPp

aCEGp

aaCCEEGGpp

aaCCEEGgpp

aaCCEeGGpp

aaCCEeGgpp

aceGP

aaCcEeGGPp

aaCcEeGgPp

aaCceeGGPp

aaCceeGgPp

acEgP

aaCcEEGgPp

aaCcEEggPp

aaCcEeGgPp

aaCcEeggPp

acEGp

aaCcEEGGpp

aaCcEEGgpp

aaCcEeGGpp

aaCcEeGgpp

aCegP

aaCCEeGgPp

aaCCEeggPp

aaCCeeGgPp

aaCCeeggPp

aCEgp

aaCCEEGgpp

aaCCEEggpp

aaCCEeGgpp

aaCCEeggpp

aCeGp

aaCCEeGGpp

aaCCEeGgpp

aaCCeeGGpp

aaCCeeGgpp

acegP

aaCcEeGgPp

aaCcEeggPp

aaCceeGgPp

aaCceeggPp

aceGp

aaCcEeGGpp

aaCcEeGgpp

aaCceeGGpp

aaCceeGgpp

aCegp

aaCCEeGgpp

aaCCEeggpp

aaCCeeGgpp

aaCCeeggpp

acEgp

aaCcEEGgpp

aaCcEEggpp

aaCcEeGgpp

aaCcEeggpp

acegp

aaCcEeGgpp

aaCcEeggpp

aaCceeGgpp

aaCceeggpp

Подсчёт всех встречающихся вариантов генотипов потомков (72) и их количество, название окрасов шерсти монгольской песчанки [……] при соответствующих генотипах показано в таблице 3.

Таблица 3

Анализ скрещивания монгольских песчанок окраса шерсти Агути и Лилак

№

п/п

Генотип

Коли-

чество

Фенотип

№

п/п

Генотип

Коли-

чество

Фенотип

1

AaCCEEGGPp

1

золотой

агути

37

aaCCEEGGPp

1

чёрный

2

AaCcEEGGPp

1

золотой

агути

38

aaCcEEGGPp

1

чёрный

3

AaCCEeGGPp

2

золотой

агути

39

aaCCEeGGPp

2

чёрный

4

AaCCEEGgPp

2

золотой

агути

40

aaCCEEGgPp

2

чёрный

5

AaCCEEGGpp

1

золотой

аргент

41

aaCCEEGGpp

1

лилак

6

AaCcEeGGPp

2

золотой

агути

42

aaCcEeGGPp

2

чёрный

7

AaCcEEGgPp

2

золотой

агути

43

aaCcEEGgPp

2

чёрный

8

AaCcEEGGpp

1

золотой

аргент

44

aaCcEEGGpp

1

лилак

9

AaCCEeGgPp

4

золотой

агути

45

aaCCEeGgPp

4

чёрный

10

AaCCEeGGpp

2

золотой

аргент

46

aaCCEEGgpp

2

лилак

11

AaCCEEGgpp

2

золотой

аргент

47

aaCCEeGGpp

2

лилак

12

AaCcEeGgPp

4

золотой

аргент

агути

48

aaCcEeGgPp

4

чёрный

13

AaCCEeGgpp

4

золотой

аргент

49

aaCcEeGGpp

2

лилак

14

AaCcEeGGpp

2

золотой

аргент

50

aaCCEeGgpp

4

лилак

15

AaCcEEGgpp

2

золотой

аргент

51

aaCcEEGgpp

2

лилак

16

AaCcEeGgpp

4

золотой

аргент

52

aaCcEeGgpp

4

лилак

17

AaCCEEggPp

1

серый

агути

53

aaCCEEggPp

1

серый

агути

18

AaCcEEggPp

1

серый

агути

54

aaCcEEggPp

1

серый

агути

19

AaCCEeggPp

2

серый

агути

55

aaCCEeggPp

2

серый

агути

20

AaCCEEggpp

1

слоновая кость

56

aaCCEEggpp

1

слоновая кость

21

AaCcEeggPp

2

серый

агути

57

aaCcEeggPp

2

серый

агути

22

AaCCEeggpp

2

слоновая кость

58

aaCCEeggpp

2

слоновая кость

23

AaCcEEggpp

1

слоновая кость

59

aaCcEEggpp

1

слоновая кость

24

AaCcEeggpp

2

слоновая кость

60

aaCcEeggpp

2

слоновая кость

25

AaCCeeGGPp

1

медовый

тёмно-глазый

61

aaCCeeGGPp

1

мускатный орех

26

AaCceeGGPp

1

медовый

тёмно-глазый

62

aaCceeGGPp

1

мускатный орех

27

AaCCeeGgPp

2

медовый

тёмно-глазый

63

aaCCeeGgPp

2

мускатный орех

28

AaCCeeGGpp

1

медовый

красно-глазый

64

aaCCeeGGpp

1

шафран

29

AaCceeGgPp

2

медовый

тёмно-глазый

65

aaCceeGgPp

2

мускатный орех

30

AaCCeeGgpp

2

медовый

красно-глазый

66

aaCceeGGpp

1

шафран

31

AaCceeGGpp

1

медовый

красно-глазый

67

aaCCeeGgpp

2

шафран

32

AaCceeGgpp

2

медовый

красно-глазый

68

aaCceeGgpp

2

шафран

33

AaCCeeggPp

1

полярная лиса

69

aaCCeeggPp

1

серебряный

мускатный орех

34

AaCceeggPp

1

полярная лиса

70

aaCceeggPp

1

серебряный

мускатный орех

35

AaCCeeggpp

1

красноглазая полярная лиса

71

aaCCeeggpp

1

красноглазый серебряный

мускатный орех

36

AaCceeggpp

1

красноглазая полярная лиса

72

aaCceeggpp

1

красноглазый серебряный

мускатный орех

На наш взгляд, соотношение генотипов и фенотипов вместо классического вида, нагляднее представлять в случае полигибридного скрещивания (по пяти генам) в виде таблицы 4.

Таблица 4

Количество генотипов и фенотипов потомковпри скрещивании монгольских песчанок окраса шерсти Агути и Лилак

№ п/п

Название окраса шерсти

(фенотип)

Генотипы

Количество

генотипов

Количество особей

фенотипа

1

золотой агути

AaCCEEGGPp

AaCcEEGGPp

AaCCEeGGPp

AaCCEEGgPp

AaCcEeGGPp

AaCcEEGgPp

AaCCEeGgPp

AaCcEeGgPp

1

1

2

2

2

2

4

4

18

2

лилак

aaCCEEGGpp

aaCcEEGGpp

aaCCEEGgpp

aaCCEeGGpp

aaCcEeGGpp

aaCcEEGgpp

aaCCEeGgpp

aaCcEeGgpp

1

1

2

2

2

2

4

4

18

3

чёрный

aaCCEEGGPp

aaCcEEGGPp

aaCCEeGGPp

aaCCEEGgPp

aaCcEeGGPp

aaCcEEGgPp

aaCCEeGgPp

aaCcEeGgPp

1

1

2

2

2

2

4

4

18

4

золотой аргент

AaCCEEGGpp

AaCcEEGGpp

AaCCEeGGpp

AaCCEEGgpp

AaCcEeGGpp

AaCcEEGgpp

AaCCEeGgpp AaCcEeGgpp

1

1

2

2

2

2

4

4

18

5

серый агути

AaCCEEggPp

AaCcEEggPp

aaCCEEggPp

aaCcEEggPp

AaCCEeggPp

AaCcEeggPp

aaCCEeggPp

aaCcEeggPp

1

1

1

1

2

2

2

2

12

6

слоновая кость

AaCCEEggpp

AaCcEEggpp

aaCCEEggpp

aaCcEEggpp

AaCCEeggpp

AaCcEeggpp

aaCCEeggpp

aaCcEeggpp

1

1

1

1

2

2

2

2

12

7

медовый красно-глазый

AaCCeeGGpp

AaCceeGGpp

AaCCeeGgpp

AaCceeGgpp

1

1

2

2

6

8

медово тёмно-глазый

AaCCeeGGPp

AaCceeGGPp

AaCCeeGgPp

AaCceeGgPp

1

1

2

2

6

9

мускатный орех

aaCCeeGGPp

aaCceeGGPp

aaCCeeGgPp

aaCceeGgPp

1

1

2

2

6

10

шафран

aaCCeeGGpp

aaCceeGGpp

aaCCeeGgpp

aaCceeGgpp

1

1

2

2

6

11

полярная лиса

AaCCeeggPp

AaCceeggPp

1

1

2

12

красноглазая полярная лиса

AaCCeeggpp AaCceeggpp

1

1

2

13

серебрянный мускатный орех

aaCCeeggPp aaCceeggPp

1

1

2

14

красноглазый серебряный

мускатный орех

aaCCeeggpp aaCceeggpp

1

1

2

Применение программы Microsoft Office Excel – 2013 для построения решетки Пеннета при проведении генетических исследований возможно и облегчает подсчет количества генотипов и фенотипов гибридов второго поколения F2.

Литература:

1. Алиханян, С.И. Общая генетика [Текст]: учебник для студ. биол. спец. ун-тов / С.И. Алиханян, А.П. Акифьев, Л.С. Чернин. – М.: Высшая школа, 1985. – 448 с.

2. Генотипы и наследование. Окрасы [Электронный ресурс]. – Режим доступа. – http://www.dogexpo.ru/forum/viewtopic.php?p=28330&sid=db014abe791c448fb276003e03a12a63. Дата обращения: 15. 12. 2013.

3. Gerbil Genetic [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.thegerbils.com/genetic2gerbil.htm. Дата обращения: 17. 12. 2013.

4. Gerbil Genetics [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.egerbil.com/genes.html. Дата обращения: 22. 12. 2013.

5. Wüstenrennmäuse, Gerbils, Jirds? [Электронный ресурс]. – Режим доступа: http://www.rennmaus.de/informationen/basiswissen/die-korrekte-bezeichnung/. Дата обращения: 22. 12. 2013.

Просмотров работы: 1918