Mendelsche Regeln: Rückkreuzung & Zahlenverhältnisse

2. 1 Mendelsche Regeln

2.1.2.1 Rückkreuzung, Zahlenverhältnisse

 

peapodPhänotypische Aufspaltungsverhältnisse sind um
so ungenauer, je kleiner die ausgezählte Menge ist.Zählt man mehrere Schoten aus, wird die statistische Abweichung
geringer und das Aufspaltungsverhältnis nähert sich dem
theoretischen Wert.

Die Erbsenschote links zeigt ausnahmsweise 9 glatte Samen und 3
runzelige Samen (also 3:1), ein statistischer Zufall!.

Die nachfolgende Tabelle zeigt die tatsächliche Samenproduktion
von 10 F2 Pflanzen Mendels. Während die einzelnen Pflanzen weit vom
erwarteten 3:1-Verhältnis abweichen, ist das Verhältnis beider
Gruppen ziemlich genau.

Um seine Hypothesen zu testen, ersann Mendel eine
Testkreuzung.
Beispiel 3

Kreuzung heterozygoter glatter Erbsen (Rr) der F1 mit homozygot
runzeligen (rr)
(=
rezessiver
Elter
)

  • Erbgang: monohybride
    Kreuzung
  • Merkmal: Samenform
  • Allele: glatte
    (R) und runzelige (r) Samen
P
peagr
X
peagrrun
t
Rr
t
rr
rundrunzeligVerhältnis
1.45123,7
: 1
2.2783,4
: 1
3.2473,4
: 1
4.19161,2
: 1
5.32112,9
: 1
6.2664,3
: 1
7.88243,7
: 1
8.22102,2
: 1
9.2864,7
: 1
10.2573,5
: 1
Total3361073,14
: 1

Er sagte voraus, daß in diesem Fall 50% rund (Rr) und 50%
runzelig (rr) sein würden und so war es. Wir wollen diesesmal
eine andere Darstellung verwenden, das Kreuzungsquadrat:

rkr2Man nennt diese Kreuzungsart des Hybriden mit dem rezessiven Elter
eine Rückkreuzung.
Sie dient dazu festzustellen, ob ein Phänotyp homozygot (RR)
oder heterozygot ist (Rr).Liefert die Testkreuzung ein uniformes Ergebnis (also alle Phänotypen
gleich; man kann ja den Genotyp nicht sehen), so handelt es sich
bei dem getesteten Individuum um eine reine Rasse (hier RR).
Ist das Aufspaltungsverhältnis 1 : 1, liegt ein heterozygoter
Genotyp vor (hier Rr).

 

2.1.2.2 Neukombination bei dihybriden
Erbgängen

Mendel untersuchte auch Erbgänge, bei denen er gleichzeitig 2 Merkmale
betrachtete (= dihybrid).

Beispiel 4 (Interaktive
Animation)

Kreuzung homozygoter
Erbsenpflanzen mit gelben runzeligen Samen und grünen glatten Erbsen

  • Erbgang: dihybride
    Kreuzung
  • Merkmale: Samenfarbe
    und Samenform
  • Allele:
    glatte (R), runzelig (r) und gelb (Y), grün
    (y)
Wir wollen die Kreuzung interaktiv durchführen.


Hilfen zur Vorgehensweise:

Gehen Sie mit der Maus auf das Ihrer Meinung nach richtige
Objekt (lesen Sie die Meldung IE).
Klicken Sie auf das richtige Objekt.

Damit man am Schluß einen vollständig richtigen
Erbgang sieht, muß man die Interaktionsschritte
1 – 4 nacheinander durchführen

Vorgehensweise:

 

 


Interaktion 1

dihybrid
Rechts sind verschiedene mögliche
Gameten
abgebildet
yr
gr
Interaktion 2
pfeile1

Rechts sind verschiedene mögliche
Hybriden
abgebildet

Interaktion
3

f1hybrid
Rechts sind verschiedene mögliche
Genotypen
der F1 abgebildet
Nun wollen wir die F1 untereinander kreuzen

genof1

In der F2 erhalten wir folgende Phänotypen:.

Interaktion 4

1. Welchen Genotyp erwarten Sie für runzelig/grün?
2. Welche Genotypen sind für rund/grün
möglich?
3. Wie ist das Aufspaltungsverhältnis?

f2ges

f2geno

 

Analyse der dihybriden Kreuzung1. Die F1 ist phänotypisch wieder
uniform, d.h. alle Erbsen sehen gleich gelb, glatt aus. Das bedeutet,
daß sich beim F1-Genotyp YgRr die dominanten Allele durchsetzen,
denn die F1-Pflanzen haben jeweils vom einen Elter ein rezessives Gen
erhalten.

2. Kreuzt man nun die F1 untereinander,
so tritt in der F2 eine Neukombination der Gene ein. Der Genotyp yyrr
( grün/runzelig) ist neu entstanden und kann nur dadurch erklärt
werden, daß die Allele während der Generationenfolge neu kombiniert
werden.

3. Das Aufspaltungsverhältnis
in der F2 ist phänotypisch 9 : 3: 3: 1.

fly11
Eine entsprechende Kreuzung
kann man auch z.B. mit
der Fruchtfliege Drosophila
siehe
hier

oder wieder mit
Erbsen :
siehe
hier
durchführen.
erbsen0

 

2.13 Intermediäre Vererbung

 

AntirrhBei einigen Blütenpflanzen wie Primeln
(Primula spec.), Japanischen Wunderblumen (Mirabilis
Jalapa
) und Löwenmäulchen (Antirrhinum majus)
findet man in der F1 einer Kreuzung von homozygot roten und weißen
Pflanzen ausschließlich rosafarbene.
Der Phänotyp liegt also genau in der Mitte der der Eltern. Man
bezeichnet solche Erbgänge als intermediär.
Dies beruht auf einer unvollständigen
Dominanz
eines Allels.
(Entdeckung durch Carl Correns 1900)
(Gehen Sie mit der Maus auf das Bild links, um mehr zu sehen)

Das “rote” Allel sorgt für eine ungenügende Produktion
des roten Blütenfarbstoffs, sodaß die Blütenblätter
rosa erscheinen.

snapdraEin solcher Erbgang bei Löwenmäulchen ist rechts abgebildet.

  • Erbgang: monohybride
    Kreuzung
  • Merkmal: Blütenfarbe
  • Allele:
    rot (R) und weiß (r)

Analyse:

Die F1 (Rr) ist uniform rosa. Kreuzt man die F1 untereinander,
erhält man 1/4 weißblühende, 1/4 rotblühende
und 1/2 rosablühende Pflanzen, also eine Aufspaltung von
1 : 2 : 1.

Die Rückkreuzung zeigt das typische Verhältnis 1 : 1 für
eine Kreuzung eines Hybriden mit dem rezessiven Elter.
Ein weiteres Beispiel ist der Stimmumfang der männlichen Stimme.
Die tiefsten und höchsten Werte werden in Männern gefunden,
die für dieses Merkmal homozygot sind (AA und aa), während mittlerer
Stimmumfang (Bariton) heterozygot (Aa) ist.

Glücklicherweise werden die Merkmale der Gartenerbse nicht von Genen
kontrolliert, die einen intermediären Phänotyp erzeugen. Möglicherweise
hätte Mendel dann die Grundregeln der Vererbung nie entdeckt.

Grundregeln der Vererbung
(= Mendelsche Regeln)

Als Konsequenz aus unseren Beispielen wollen wir die Grundregeln der
Vererbung formulieren, die im Wesentlichen auf den Erkenntnissen Mendels
basieren:

  1. Uniformitätsregel
    Kreuzt man 2 homozygote Individuen einer Art,
    so ist die F1 uniform.
  2. Spaltungsregel
    Kreuzt man die F1 aus der Kreuzung zweier
    homozygoter Individuen einer Art untereinander, so ergibt sich beim
    dominant/rezessiven Erbgang ein Aufspaltungsverhältnis von 3 :
    1 (monohybrid, 9:3:3:1 dihybrid) und beim intermediären Erbgang
    von 1 : 2 : 1.
  3. Regel von der Neukombination der Gene
    Die Gene werden
    in der Generationenfolge unabhängig voneinander vererbt und neu
    kombiniert.

Diese Regel gelten prinzipiell
und für alle Organismen
( bei reinen Rassen = Homozygotie!)

Bei geschlechtlich sich fortpflanzenden Lebewesen gelten sie für
die Gene auf Autosomen
(also
allen Chromosomen außer den Geschlechtschromosomen).
Im
Zuge der genetischen Forschung im 20. Jahrhundert hat man mehrere Ausnahmen
gefunden:

  • Mutation
  • Polyploidie
  • Multiple Allelie
  • Polygenie
  • Kodominanz
  • modifizierende Gene
    und Regulatorgene
  • Gene mit unvollständiger Penetranz
  • Geschlechtsgebundene Vererbung
  • Pleiotropie
  • Instabile Allele

Die meisten Ausnahmen werden in der Humangenetik angesprochen.

Weiterführende Quellen:

Gregor Mendels Originalarbeithttp://www.netspace.org/MendelWeb/MWpaptoc.html
http://www.austria.gv.at/service/presfeature/mendel.htm
Klassische Genetikhttp://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookgenintro.html
Morgan Genetik Tutorialhttp://morgan.rutgers.edu/MorganWebFrames/htmldocs/register.html
Berechnung der Genotypen in
Excel
http://cbt.v-wave.com/finch-diaries/adresour-punnet.htm
Drosophila Genetikhttp://vcourseware3.calstatela.edu/
Links klass. Genetikhttp://www.hoflink.com/~house/MendelGen.html
Online Erbsenzüchtunghttp://www.sonic.net/~nbs/projects/anthro201/exper/
Interactive Flyhttp://biology.miningco.com/education/biology/msub6.htm
Meiose-Mitose-Animationhttp://buglady.clc.uc.edu/biology/bio104/meiomito.htm
Löwenmäulchenhttp://www.mpiz-koeln.mpg.de/~stueber/snapdragon/snapdragon.html
Mendel-Genetik http://daphne.palomar.edu/mendel/default.htm

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/mgdir.html
http://www.mcs.net/~rv/index.htm
http://www.sonic.net/~nbs/projects/anthro201/disc/
http://ostracon.biologie.uni-kl.de/b_online/d08/08.htm
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