Note sul processo e sul meccanismo di attraversamento

Leggi questo articolo per conoscere il Processo e il meccanismo di attraversamento in eredità!

Janssens (1909) fu la prima persona a scoprire la formazione del chiasma e il relativo processo di attraversamento (ipotesi del tipo Chiasma). Morgan (1910) trovò il fenomeno del collegamento e della ricombinazione.

Per gentile concessione dell'immagine: online.santarosa.edu/homepage/cgalt/BIO10-Stuff/Ch09-Genetics/Crossing-Over.jpg

La ricombinazione o la nuova combinazione di geni è possibile solo a causa dello scambio di materiale genetico tra cromosomi omologhi (Breakage e Reunion Theory, Darlington 1937). Il collegamento è incompleto in questi casi.

Definizione:

(i) L'attraversamento è una ricombinazione di geni dovuta allo scambio di materiale genetico tra due cromosomi omologhi,

(ii) È lo scambio reciproco di segmenti di materiale genetico tra cromatidi non fratelli di due cromosomi omologhi, in modo da produrre re-combinazioni o nuove combinazioni di geni.

I cromatidi non fratelli in cui si sono verificati scambi di segmenti sono chiamati ricombinanti o cross-over mentre gli altri cromatidi in cui non avviene l'incrocio sono conosciuti come cromatidi parentali o non crossover.

Esempio:

CB Hutchinson (1922) ha incrociato una varietà di mais puro di allevamento e di granulometria a grana liscia (CS / CS) con pura varietà di mais incolore e rattrappito (cs / cs). Le piante di generazione F ₁ possedevano grani colorati e lisci che mostravano che entrambe le espressioni erano dominanti. Le piante F ₁ erano ovviamente eterozigote per i due tratti (CS / cs). Le piante F ₁ sono state poi incrociate con genitori recessivi (cs / cs). Il risultato è stato di quattro tipi di prole nel rapporto 27: 1: 1: 27 invece del rapporto 1: 1: 1: 1 previsto per l'assortimento indipendente (Tabella 5.3).

Tabella 5.3. Prova incrociata tra piante di mais eterozigote colorate e a grana liscia (CS / cs) con genitori recessivi con chicchi incolori e rattrappiti (cs / cs):

Il rapporto sopra è possibile quando i geni dei due tratti non mostrano assortimento indipendente. Apparentemente i due geni sono collegati nello stesso cromosoma ma i cromatidi non fratelli dell'1, 8% dei cromosomi omologhi mostrano di incrociare tra i due geni scambiandosi dei segmenti.

Ricombinazione e attraversamento:

Un nuovo raggruppamento di geni o una nuova combinazione di caratteri diversi dai tipi parentali è chiamato ricombinazione o tipo ricombinante. Viene prodotto a causa dell'incrocio che avviene durante la meiosi prima della formazione del gamete. La frequenza della ricombinazione è direttamente correlata alla frequenza di attraversamento.

Tuttavia, a volte due o anche più crossing over possono verificarsi simultaneamente negli stessi cromatidi non fratelli dei cromosomi omologhi senza alterare la frequenza delle re-combinazioni. Pertanto, la frequenza di attraversamento può essere superiore alla frequenza delle ricombinazioni osservate. La frequenza di ricombinazione (valore incrociato, COV) viene calcolata utilizzando la formula

Questo COV del 10, 7% tra i geni dell'occhio rosso e le ali normali significa che questi geni si trovano a 10, 7 unità di distanza sullo stesso cromosoma.

Tipi parenti e ricombinanti:

Un individuo contiene due cromosomi omologhi di ciascun tipo. I due cromosomi sono ottenuti dai due diversi genitori, padre e madre. Pertanto, questi cromosomi sono anche chiamati cromosomi paterni e materni. Supponiamo che questi due cromosomi posseggano due geni collegati, AB (dominante) in uno e ab (recessivo) nell'altro. Ogni cromosoma possiede inoltre due cromatidi di tipo simile (AB, AB; ab, ab).

Se non ci sono attraversamenti al momento della formazione del gamete o della meiosi, vengono prodotti solo due tipi di gameti, uno con il collegamento paterno (AB) e l'altro (materno) ab. Nel caso in cui l'incrocio avvenga in un punto, un cromatide di ciascun cromosoma omologato viene coinvolto nello scambio di segmenti mentre l'altro cromatide rimane inalterato.

Quindi quattro tipi di cromatidi verranno prodotti dopo un incrocio tra AB, Ab, aB, ab. Due di loro sono parentali (AB, ab) e due ricombinanti (Ab, aB). Dopo la meiosi i quattro tipi di cromatidi si separano e passano a quattro diversi gameti, 2 parenti e 2 ricombinanti (Fig. 5.20).

Nel caso in cui la distanza tra due geni collegati sia tale che un incrocio si verifica regolarmente tra di loro ad ogni meiosi, essi produrranno due tipi parentali e due ricombinanti nel rapporto del 25%: 25%: 25%: 25%. Questo è simile all'assortimento indipendente. Mendel fu fortunato che tre dei sette tratti da lui usati nei suoi famosi esperimenti esibirono regolarmente incroci.

Pertanto, l'assortimento indipendente può verificarsi in due circostanze,

(a) I geni si verificano in diversi cromosomi non omologhi,

(b) geni che si trovano nello stesso cromosoma ma che mostrano incrocio regolare (50% di ricombinanti o crossover).

Fattori che influenzano l'attraversamento (e il collegamento):

1. Distanza:

La distanza fisica tra due geni determina sia la forza del collegamento che la frequenza dell'incrocio tra due geni. La forza del collegamento aumenta con la vicinanza dei due geni. D'altra parte la frequenza di attraversamento aumenta con l'aumento della distanza fisica tra i due geni.

2. Età:

L'aumento dell'età riduce il grado di attraversamento nella maggior parte dei casi.

3. Sesso:

La Drosophila maschio mostra pochi incroci. Il fenomeno dell'incrocio è abbastanza comune nella mosca femminile. L'incrocio trascurabile è anche riportato in un sesso di alcuni altri organismi eterogene.

4. Raggi X:

L'esposizione ai raggi X aumenta l'incidenza dell'incrocio. Whittinghill ha prodotto una serie di incroci nella Drosophila maschile con l'aiuto dei raggi X.

5. Temperatura:

Le variazioni di temperatura aumentano la frequenza di attraversamento.

6. Eterocromatina:

La presenza di centromeri e aree eterocromatiche (ad es. Vicino al telomero) riduce la velocità di attraversamento.

7. Prodotti chimici:

È stato trovato che un numero di sostanze chimiche presenti nel cibo cambia il grado di incrocio negli animali.

8. Interferenza:

Un crossover riduce il verificarsi di un'altra traversata nelle sue vicinanze. Il fenomeno è chiamato interferenza. Coincidenza è il rapporto tra il doppio incrocio osservato in relazione al doppio crossover previsto sulla base di non interferenza o evento indipendente. La coincidenza è piccola quando l'interferenza è alta.

Importanza:

1. L'attraversamento è un mezzo per introdurre nuove combinazioni di geni e quindi di tratti.

2. Aumenta la variabilità che è utile per la selezione naturale in ambiente modificato.

3. Poiché la frequenza di attraversamento dipende dalla distanza tra i due geni, il fenomeno viene utilizzato per preparare mappe cromosomiche di collegamento.

4. Ha dimostrato che i geni si trovano in modo lineare nel cromosoma.

5. Gli allevatori devono selezionare una popolazione piccola o grande per ottenere i crossover richiesti. Per ottenere cross-over tra geni strettamente collegati, è necessaria una popolazione molto ampia.

6. Combinazioni utili prodotte dall'incrocio vengono raccolte dagli allevatori per sviluppare nuove varietà utili di piante e animali. La rivoluzione verde è stata raggiunta in India a causa di questa raccolta selettiva di ri-combinazioni utili. Inondazione di operazione o rivoluzione bianca viene eseguita anche su linee simili.

Tipi di attraversamento:

L'attraversamento può essere singolo, doppio o multiplo,

(i) Single Crossing Over:

L'attraversamento avviene in un punto tra due cromatidi non gemelli di una coppia cromosomica omologa. Esistono due tipi di genitori e due ricombinanti,

(ii) Double Crossing Over:

L'attraversamento avviene in due punti in una coppia omologa di cromosomi,

(a) Double Crossing reciproco:

Due punti di attraversamento si verificano tra gli stessi cromatidi non fratelli,

(b) Crossing complementare:

I due crossing over coinvolgono tre o tutti e quattro i cromatidi in modo che il numero di crossover sia tre o quattro con occorrenza
di uno o nessun tipo di genitore,

(iii) Passaggio multiplo:

Tre o più punti di attraversamento si verificano nello stesso cromosoma omologo. Possono esserci o non possono verificarsi doppi crossover e tipi di genitori.

Meccanismo di attraversamento:

I cromosomi vengono replicati nella fase S dell'interfase. Pertanto, i cromosomi di leptotene sono a doppio filamento anche se i due filamenti non sono visibili a causa della presenza del complesso nucleoproteico tra i cromatidi.

(i) sinapsi:

I cromosomi replicati ma apparentemente singoli omologhi vengono a trovarsi fianco a fianco con loci genici simili dei due cromosomi esattamente opposti. Si verifica nello stadio zigotenico della profase I. Il fenomeno è chiamato sinapsi. Le coppie sinapsi di cromosomi omologhi sono chiamati bivalenti. Anche la piccola quantità di cromosoma non replicato (0, 3%), se presente, subisce la replica (Stem e Hotta, 1973). I due cromosomi omologhi sono tenuti insieme da un complesso sinaptinemico.

(ii) Attraversamento:

Si verifica nello stadio pachitenico, a quattro strati stadio con l'aiuto di enzimi (endonucleasi, exo-nucleasi, R-proteina o ricombinasi, Stern e Hotta, 1969, 1978). Vi è la rottura dei segmenti cromatidici, lo scambio di segmenti cromatidi non visceri e successivamente la loro fusione in posti nuovi.

(iii) Stadio di Tetrad:

Il complesso sinaptinemico inizia a dissolversi tranne che nella regione di passaggio. Pertanto, i cromosomi si separano e i cromatidi diventano distinti nella maggior parte dei luoghi. Come un bivalente sembra avere quattro cromatidi ora, si chiama stadio tetradico. Si verifica nello stadio diplotene della profase I. I punti di attacco sinaptinemico tra i cromosomi omologhi sono chiamati chiasmi. Nelle fasi successive i chiasmi tendono a spostarsi lateralmente. Il fenomeno è chiamato terminalizzazione. Molti di loro scompaiono prima della metafase I.