Die Untersuchung genotypischer Verhältnisse geht auf die Arbeiten von Gregor Mendel in den 1850er Jahren zurück. Mendel, bekannt als der Vater der Genetik, führte eine umfassende Reihe von Experimenten durch, die Erbsenpflanzen mit verschiedenen Eigenschaften kreuzten. Er konnte seine Ergebnisse erklären, indem er jedem einzelnen Pflanzenmerkmal zwei „Faktoren“ zuordnete. Heute nennen wir dieses Paar von Faktoren Allele, die aus zwei Kopien desselben Gens bestehen – eine Kopie von jedem Elternteil.
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Mendelsche Herrschaft
Mendel identifizierte Merkmale, die andere Merkmale dominieren. Glatte Erbsen weisen beispielsweise ein dominantes Merkmal auf, während Runzelerbsen ein rezessives Merkmal aufweisen. Wenn eine einzelne Pflanze nach Mendels Arbeit mindestens einen Glatterbsenfaktor hat, hat sie glatte Erbsen. Es muss zwei Faktoren für faltige Erbsen haben, um faltige Erbsen zu haben.
Dies kann mit einem „S“ für glatte Erbsen und einem „s“ für die faltige Sorte ausgedrückt werden. Der Genotyp SS oder Ss erzeugt Glatterbsenpflanzen, während ss für Runzelerbsen benötigt wird.
Reinrassige Erbsen: F1- und F2-Generation
Mendel zählte seine Erbsenpflanzengenerationen auf. Die ursprünglichen Eltern der Generation F0 haben F1-Nachkommen geschaffen. Die Selbstbefruchtung von F1-Individuen erzeugte die F2-Generation. Mendel achtete darauf, zuerst mehrere Generationen von Erbsenpflanzen zu züchten, um sicherzustellen, dass die F0-Generation reinrassig war – dh zwei der gleichen Faktoren hatte.
Heute würden Wissenschaftler sagen, dass die F0-Eltern homozygot für das Erbsenform-Gen waren. Die F0-Kreuzungen waren SS X ss – rein glatt gekreuzt mit rein faltig.
Eine Generation von Hybriden
Alle F1-Erbsen waren glatt. Mendel verstand, dass jedes F1-Individuum einen S-Faktor und einen S-Faktor hatte – im modernen Sprachgebrauch war jedes F1-Individuum heterozygot für die Erbsenform. Das Genotypverhältnis der Generation F1 betrug 100 Prozent Ss-Hybrid, was 100 Prozent glatte Erbsen ergab, da dieser Faktor als dominant angesehen wird.
Durch die Selbstbefruchtung dieser F1-Individuen schuf Mendel die Ss X Ss-Kreuzung.
Die resultierenden F2-Genotyp-Verhältnisse betrugen 25 Prozent SS, 50 Prozent Ss und 25 Prozent ss, was auch als 1:2:1 geschrieben werden kann. Aufgrund der Dominanz, des Phänotyps oder des sichtbaren Merkmals waren die Verhältnisse 75 Prozent glatt und 25 Prozent faltig, was auch als 3:1 geschrieben werden kann.
Mendel erzielte ähnliche Ergebnisse mit anderen Erbsenpflanzenmerkmalen, wie Blütenfarbe, Erbsenfarbe und Größe der Erbsenpflanzen.
Herrschaftsvarianten Variation
Allele können Beziehungen haben, die über die klassische Mendelsche dominant-rezessive Beziehung hinausgehen. In der Kodominanz werden beide Allele gleich exprimiert. Wenn beispielsweise eine kodominante rotblütige Pflanze mit einer weißblütigen gekreuzt wird, entstehen Nachkommen mit rot-weiß gefleckten Blüten. In einem roten vs. weiße Kreuzung einer Pflanze mit unvollständiger Dominanz, die resultierenden Nachkommen sind rosa.
Bei multiplen Allelvariationen stammen die beiden Allele eines Individuums für ein Merkmal aus einer Population von mehr als zwei möglichen Merkmalen. Zum Beispiel sind die drei menschlichen Blutallele A, B und O. A und B sind kodominant, während O rezessiv ist.
Verwenden von Punnett-Quadraten, um genotypische Verhältnisse zu verstehen
Ein Punnett-Quadrat ist eine visuelle/grafische Darstellung einer Kreuzung zwischen zwei Individuen. Es repräsentiert die verschiedenen genotypischen Verhältnisse und möglichen Genotypoptionen von Nachkommen von zwei Individuen.
Lesen Sie mehr darüber, wie man einen Punnet Square macht.
Nehmen wir das Beispiel der glatten und faltigen Erbsen von vorhin, wenn eine homozygote dominante glatte Erbsenpflanze (SS) mit einer homozygot rezessiven faltigen Erbsenpflanze (ss) gekreuzt wird. Sie hätten drei verfügbare Genotypen für die Nachkommen (SS, Ss und ss) im Verhältnis 1:2:1. Dies wird visuell dargestellt in ein Punnett-Quadrat hier.
Punnett-Quadrate erleichtern die Visualisierung des genotypischen Verhältnisses, das Sie in reproduktiven Kreuzungen finden. Dies gilt insbesondere, wenn Sie beginnen, mehrere verschiedene Allele gleichzeitig zu untersuchen.