Thí nghiệm của Morgan chứng minh hiện tượng hoán vị gen và khái niệm tần số hoán vị gen

1. Thí nghiệm của Morgan

-Morgan đã tiến hành thí nghiệm trên ruồi giấm (Drosophila melanogaster) với hai cặp tính trạng nằm trên cùng một cặp nhiễm sắc thể giới tính X:

-Màu thân:

+Thân xám (A) – trội
+Thân đen (a) – lặn
+Hình dạng cánh:

+Cánh dài (B) – trội
+Cánh cụt (b) – lặn
Bước 1: Lai bố mẹ (P)
-Cho ruồi cái thân xám, cánh dài thuần chủng (AB/AB) lai với ruồi đực thân đen, cánh cụt (ab/Y).

→ F₁:

+Ruồi cái: thân xám, cánh dài (AB/ab)
+Ruồi đực: thân xám, cánh dài (AB/Y)
+Bước 2: Lai phân tích ruồi cái F₁
+Cho ruồi cái F₁ (AB/ab) lai với ruồi đực thân đen, cánh cụt (ab/Y).

Kết quả thu được 4 loại kiểu hình ở đời con với tỉ lệ không đều:

Thân xám, cánh dài (kiểu gen AB) – số lượng nhiều
Thân đen, cánh cụt (kiểu gen ab) – số lượng nhiều
→ Đây là kiểu hình giống bố mẹ (liên kết gen)
Thân xám, cánh cụt (Ab) – số lượng ít
Thân đen, cánh dài (aB) – số lượng ít
→ Đây là kiểu hình hoán vị gen
Kết luận:
Sự xuất hiện của các kiểu hình mới (không giống bố mẹ) chứng tỏ trong giảm phân ở ruồi cái đã xảy ra trao đổi chéo giữa các nhiễm sắc thể tương đồng → dẫn đến hoán vị gen.

2. Tần số hoán vị gen

Tần số hoán vị gen là tỉ lệ phần trăm giao tử (hoặc cá thể) mang gen hoán vị so với tổng số giao tử (hoặc cá thể) được tạo ra.

Gen càng xa nhau → tần số hoán vị càng lớn
Gen càng gần nhau → tần số hoán vị càng nhỏ
Tần số hoán vị gen không vượt quá 50%

👉 Ý nghĩa:
Thí nghiệm của Morgan là cơ sở để lập bản đồ di truyền, xác định vị trí và khoảng cách tương đối giữa các gen trên nhiễm sắc thể.

1. Thí nghiệm của Morgan về hoán vị gen
Morgan đã thực hiện phép lai phân tích ở ruồi giấm cái F1 để theo dõi sự di truyền của hai cặp tính trạng: màu thân và độ dài cánh.

Đối tượng thí nghiệm:

Gen B: Thân xám > b: Thân đen.
Gen V: Cánh dài > v: Cánh cụt.
Các bước tiến hành:

Bước 1 (Lai P thuần chủng): Thân xám, cánh dài $\times$ Thân đen, cánh cụt $\rightarrow$ F1: 100% Thân xám, cánh dài.
Bước 2 (Lai phân tích ruồi cái F1): Morgan cho ruồi cái F1 (Xám, dài) lai với ruồi đực thân đen, cánh cụt.

P_lp: Cái F1 (Xám, dài) $\times$ Đực (Đen, cụt).
Kết quả đời con (F_a):

965 con thân xám, cánh dài (41,5%)
944 con thân đen, cánh cụt (41,5%)
206 con thân xám, cánh cụt (8,5%)
185 con thân đen, cánh dài (8,5%)
Giải thích hiện tượng:

Nếu hai gen liên kết hoàn toàn, tỉ lệ đời con phải là 1:1 (giống bố hoặc mẹ).
Tuy nhiên, sự xuất hiện của hai kiểu hình mới (Xám, cụt và Đen, dài) với tỉ lệ thấp chứng tỏ các gen nằm trên cùng một nhiễm sắc thể nhưng đã có sự trao đổi đoạn cho nhau trong quá trình giảm phân tạo giao tử ở ruồi cái. Hiện tượng này gọi là hoán vị gen.

2. Tần số hoán vị gen là gì?
Khái niệm:

Tần số hoán vị gen ($f$) là đại lượng đo lường tỉ lệ phần trăm các cá thể có kiểu hình tái tổ hợp (kiểu hình khác bố mẹ ban đầu) trong tổng số cá thể ở đời con của phép lai phân tích.

Công thức tính:

$f = \frac{\text{Số cá thể có kiểu hình tái tổ hợp}}{\text{Tổng số cá thể đời con}} \times 100\%$
Đặc điểm của tần số hoán vị gen:

Tỉ lệ thuận với khoảng cách: Tần số hoán vị gen phản ánh khoảng cách tương đối giữa các gen trên nhiễm sắc thể. Hai gen càng nằm xa nhau thì xác suất xảy ra hoán vị càng lớn.
Đơn vị đo: 1% hoán vị gen = 1 centiMorgan (cM).
Giới hạn: Tần số hoán vị gen luôn nhỏ hơn hoặc bằng 50% ($0 \le f \le 50\%$).
Ý nghĩa: Dựa vào tần số hoán vị gen, các nhà khoa học có thể lập bản đồ di truyền (bản đồ gen) để xác định vị trí tương đối của các gen trên nhiễm sắc thể.

Ví dụ tính toán từ thí nghiệm trên:

Tổng số cá thể tái tổ hợp là: $206 + 185 = 391$.

Tổng số cá thể đời con là: $965 + 944 + 206 + 185 = 2300$.

Tần số hoán vị gen ($f$) = $(391 / 2300) \times 100\% = 17\%$.