Badania stosunków genotypowych sięgają prac Gregora Mendla w latach 50. XIX wieku. Mendel, znany jako ojciec genetyki, przeprowadził obszerny zestaw eksperymentów, krzyżując rośliny grochu, które miały różne cechy. Był w stanie wyjaśnić swoje wyniki, przypisując dwa „czynniki” do każdej indywidualnej cechy rośliny. Dzisiaj nazywamy tę parę alleli czynników, składającą się z dwóch kopii tego samego genu – po jednej kopii od każdego rodzica.
Przeczytaj więcej o eksperymencie Mendel's Groch Plant.
Mendlowska dominacja
Mendel zidentyfikował cechy, które dominują nad innymi cechami. Na przykład, groszek gładki wykazuje cechę dominującą, a groch pomarszczony cechę recesywną. W pracy Mendla, jeśli pojedyncza roślina ma co najmniej jeden czynnik gładkiego grochu, będzie miał gładki groszek. Musi mieć dwa czynniki pomarszczonego grochu, aby mieć pomarszczony groszek.
Można to wyrazić literą „S” dla gładkiego groszku i „s” dla odmiany pomarszczonej. Genotyp SS lub Ss tworzy rośliny o gładkim grochu, podczas gdy ss jest potrzebny do grochu pomarszczonego.
Groch Czystorasowy: Generacja F1 i F2
Mendel policzył swoje pokolenia grochu. Pierwotni rodzice z pokolenia F0 stworzyli potomstwo F1. Samozapłodnienie osobników F1 dało pokolenie F2. Mendel był ostrożny, aby najpierw wyhodować kilka pokoleń grochu, aby upewnić się, że pokolenie F0 było czystorasowe – to znaczy miało dwa takie same czynniki.
Dzisiaj naukowcy powiedzieliby, że rodzice F0 byli homozygotyczni pod względem genu kształtu grochu. Skrzyżowania F0 były SS X ss – czysto gładkie skrzyżowane z czystą zmarszczką.
Pokolenie hybryd
Wszystkie groszki F1 były gładkie. Mendel rozumiał, że każdy osobnik F1 miał jeden czynnik S i jeden czynnik s -- we współczesnym języku każdy osobnik F1 był heterozygotyczny pod względem kształtu grochu. Stosunek genotypów pokolenia F1 wynosił 100 procent hybrydy Ss, co dało 100 procent gładkiego grochu, ponieważ ten czynnik jest uważany za dominujący.
Poprzez samozapłodnienie tych osobników F1, Mendel stworzył krzyżówkę Ss X Ss.
Uzyskane współczynniki genotypu F2 wynosiły 25% SS, 50% Ss i 25% SS, które można również zapisać jako 1:2:1. Ze względu na dominację, fenotyp lub widoczną cechę, proporcje były w 75% gładkie i w 25% pomarszczone, co można również zapisać jako 3:1.
Mendel uzyskał podobne wyniki z innymi cechami roślin grochu, takimi jak kolor kwiatów, kolor grochu i wielkość roślin grochu.
Wariacje dominacji
Allele mogą mieć związki wykraczające poza klasyczny mendlowsko-recesywny. W kodominacji oba allele są wyrażane jednakowo. Na przykład skrzyżowanie dominującej rośliny o czerwonych kwiatach z rośliną o białych kwiatach daje potomstwo o czerwonych i białych nakrapianych kwiatach. W czerwonym kontra biały krzyż rośliny z niepełną dominacją, powstałe potomstwo będzie różowe.
W wielu odmianach alleli, dwa allele danej cechy pochodzą z populacji więcej niż dwóch możliwych cech. Na przykład trzy allele ludzkiej krwi to A, B i O. A i B są współdominujące, podczas gdy O jest recesywne.
Wykorzystanie kwadratów Punneta do zrozumienia wskaźników genotypowych
Kwadrat Punneta to wizualna/graficzna reprezentacja krzyżówki dwóch osób. Reprezentuje różne stosunki genotypowe i możliwe opcje genotypowe potomstwa od dwóch osobników.
Przeczytaj więcej o tym, jak zrobić Punnet Square.
Wykorzystajmy wcześniejszy przykład gładkiego i pomarszczonego grochu, kiedy homozygotyczna dominująca roślina grochu gładkiego (SS) jest skrzyżowana z homozygotyczną recesywną rośliną grochu pomarszczonego (SS). Miałbyś trzy dostępne genotypy dla potomstwa (SS, Ss i ss) w stosunku 1:2:1. Jest to pokazane wizualnie w tutaj kwadracik Punneta.
Kwadraty Punneta ułatwiają wizualizację stosunku genotypowego, który znajdziesz w krzyżówkach reprodukcyjnych. Jest to szczególnie ważne, gdy zaczynasz badać wiele różnych alleli jednocześnie.