Моногибридный кросс - Википедия - Monohybrid cross

А моногибридный кросс представляет собой помесь двух организмов с разными вариациями одной интересующей генетической хромосомы.[1][2] Признак (и), изучаемый при моногибридном скрещивании, определяется двумя или множественными вариациями для одного локуса. Для проведения такого скрещивания выбирается каждый родитель. гомозиготный или истинное разведение для данного черта (локус). Когда скрещивание удовлетворяет условиям моногибридного скрещивания, это обычно обнаруживается по характерному распределению второго поколения (F2) потомство, которое иногда называют моногибридным соотношением.

Рисунок 1: Модель наследования доминантного (красный) и рецессивные (белые) фенотипы, когда каждый родитель (1) гомозиготен по доминантному или рецессивному признаку. Все члены F1 поколения гетерозиготны и имеют один и тот же доминантный фенотип (2), в то время как F2 поколение демонстрирует соотношение доминантных и рецессивных фенотипов 6: 2 (3).

использование

Как правило, моногибридный кросс используется для определения господство отношения между двумя аллели. Крест начинается с родительского поколения. Один родитель гомозиготный по одному аллелю, а другой родитель гомозиготен по другому аллелю. Потомство составляет первый сыновний (F1 ) поколение. Каждый представитель поколения F1 гетерозиготный а фенотип поколения F1 выражает доминантный признак.[3] Скрещивание двух представителей поколения F1 дает второе дочернее поколение (F2). Теория вероятностей предсказывает, что три четверти поколения F2 будут иметь фенотип доминантного аллеля. А оставшаяся четверть F2 будет иметь фенотип рецессивного аллеля. Это предсказанное фенотипическое соотношение 3: 1 предполагает Менделирующее наследование.

Эксперимент Менделя

Грегор Мендель (1822–1884) был австрийским монахом, теоретизировавшим основные правила наследования.[4] С 1858 по 1866 год выращивал горох садовый (Pisum sativum ) в своем монастырском саду и проанализировал потомство этих вязок. Горох посевной был выбран в качестве экспериментального организма, потому что было доступно множество сортов, обладающих верными качественными признаками, и их опыление можно было изменять. Семь переменных характеристик, которые Мендель исследовал на растениях гороха, были: [5]

  • текстура семян (круглые или морщинистые)
  • цвет семян (желтый против зеленого)
  • цвет цветков (белый против пурпурного)
  • привычка к росту (высокий против карлика)
  • форма стручка (сжатая или надутая)
  • цвет стручка (зеленый против желтого)
  • положение цветка (осевое или конечное)

.[6]Горох обычно самоопыляется, потому что тычинки и плодолистики заключены в лепестки. Удаляя тычинки с незрелых цветов, Мендель мог нанести пыльцу другого сорта на плодолистики, когда они созрели.[7]

Первый крест

Весь горох второго или гибридного поколения был круглым.

Все горохи этого поколения F1 имеют генотип Rr. Все гаплоидные сперматозоиды и яйца, продуцируемые мейозом, получили одну хромосому 7. Все зиготы получили один аллель R (от родителя с круглым семенем) и один аллель r (от родителя с морщинистым семенем). Поскольку аллель R является доминантным по отношению к аллелю r, фенотип всех семян был круглым. Фенотипическое соотношение в этом случае моногибридного скрещивания составляет 1: 1: 1: 1.

P гаметы

(круглый родитель)

рр
P гаметы

(морщинистый родитель)

рRrRr
рRrRr

Второй крест

Мендель затем позволил его гибридному гороху самоопыляться. Морщинистый признак, которого не было у его гибридного поколения, снова проявился у 25% нового урожая гороха.

Случайное объединение равных количеств R- и r-гамет дало поколение F2 с 25% RR и 50% RR - оба с круглым фенотипом - и 25% с RR с морщинистым фенотипом.

F1 гаметы
рр
F1 гаметырRRRr
рRrrr

Третий крест

Затем Мендель позволил некоторым из каждого фенотипа поколения F2 самоопыляться. Его результаты:

  • Все морщинистые семена в поколении F2 давали только морщинистые семена в F3.
  • Одна треть (193/565) круглых семян F1 давала только круглые семена в поколении F3, но две трети (372/565) из них дали оба типа семян в F3 и - еще раз - в 3: 1 соотношение.

Одна треть круглых семян и все морщинистые семена в поколении F2 были гомозиготными и давали только семена того же фенотипа.

Но две трети круглых семян в F2 были гетерозиготными, и их самоопыление давало оба фенотипа в соотношении, характерном для типичного кросса F1.

Соотношения фенотипов являются приблизительными.[8]Союз сперматозоидов и яйцеклеток случаен. Однако по мере увеличения размера выборки случайные отклонения сводятся к минимуму, и соотношения приближаются к теоретическим предсказаниям. В таблице показано фактическое производство семян десятью растениями F1 Mendel. Хотя его отдельные растения сильно отклонялись от ожидаемого соотношения 3: 1, группа в целом подошла к нему довольно близко.

КруглыйМорщинистый
4512
278
247
1916
3211
266
8824
2210
286
257
Общий: 336Общий: 107

Гипотеза Менделя

Чтобы объяснить свои результаты, Мендель сформулировал гипотезу, которая включала следующее: в организме существует пара факторов, которые контролируют появление данной характеристики. (Их называют генами.) Организм наследует эти факторы от своих родителей, по одному от каждого. Фактор передается от поколения к поколению как дискретная неизменная единица. (Фактор r в поколении F2 прошел через поколение F1 с круглыми семенами. Несмотря на это, семена rr в поколении F2 были не менее морщинистыми, чем в поколении P.) Когда образуются гаметы, факторы разделяются и распределяются в виде единиц для каждой гаметы. Это утверждение часто называют правилом сегрегации Менделя. Если у организма есть два разных фактора (называемых аллелями) для характеристики, один может быть выражен до полного исключения другого (доминантный против рецессивного).

Проверка гипотезы

Хорошая гипотеза соответствует нескольким стандартам.

  • Он должен давать адекватное объяснение наблюдаемым фактам. Если этому стандарту соответствуют две или более гипотез, предпочтительнее будет более простая.
  • Он должен уметь предсказывать новые факты. Итак, если обобщение верно, то из него можно вывести определенные конкретные последствия.

Чтобы проверить свою гипотезу, Мендель предсказал результат эксперимента по разведению, который он еще не проводил. Он скрестил гетерозиготный круглый горошек (Rr) с морщинистым (гомозиготный, rr). Он предсказал, что в этом случае половина произведенных семян будет круглой (Rr), а половина - морщинистой (rr).

F1 гаметы
рр
P гаметырRrrr
рRrrr

Стороннему наблюдателю в монастырском саду крест не отличался от описанного выше креста П: скрещивание круглосемянного гороха с морщинистым. Но Мендель предсказал, что на этот раз он произведет как круглые, так и морщинистые семена в соотношении 50:50. Он выполнил кросс и собрал 106 горошин круглого и 101 горох морщинистый.

Мендель проверил свою гипотезу с помощью обратное скрещивание называется тесткросс. Организм имеет неизвестный генотип, который является одним из двух генотипов (например, RR и Rr), которые производят один и тот же фенотип. Результат теста определяет неизвестный генотип.

Мендель не остановился на достигнутом. Далее он скрестил сорта гороха, которые отличались еще шестью качественными признаками. В каждом случае результаты подтверждали его гипотезу. Он скрестил горох, различающийся двумя признаками. Он обнаружил, что наследование одного признака не зависит от наследования другого, и таким образом сформулировал свое второе правило: правило независимого ассортимента. Сегодня известно, что это правило не распространяется на некоторые гены из-за генетическая связь.[9]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Соломон, Эльдра Жемчужина; Линда Р. Берг; Дайана В. Мартин (февраль 2004 г.). Биология. Cengage Learning. ISBN  978-0-534-49276-2.
  2. ^ Кэмпбелл, Нил А. (2006). Биология: концепции и связи. Пирсон / Бенджамин Каммингс. ISBN  978-0-8053-7160-4.
  3. ^ Пирс, Бенджамин А. (2014). Генетика: концептуальный подход (5-е изд.). [S.l .: s.n.] ISBN  978-1464109461.
  4. ^ Эллис, Т. Ноэль; Hofer, Julie M.I .; Timmerman-Vaughan, Gail M .; Coyne, Clarice J .; Хелленс, Роджер П. (ноябрь 2011 г.). «Мендель, 150 лет спустя». Тенденции в растениеводстве. 16 (11): 590–596. Дои:10.1016 / j.tplants.2011.06.006. PMID  21775188.
  5. ^ Пирс, Бенджамин А. (2014). Генетика: концептуальный подход (5-е изд.). [S.l .: s.n.] ISBN  978-1464109461.
  6. ^ Рид, Джеймс Б.; Росс, Джон Дж. (01.09.2011). «Гены Менделя: к полной молекулярной характеристике». Генетика. 189 (1): 3–10. Дои:10.1534 / генетика.111.132118. ISSN  0016-6731. ЧВК  3176118. PMID  21908742.
  7. ^ Смыкал, Петр; Варшней, Раджив К .; Сингх, Викас К .; Coyne, Clarice J .; Домони, Клэр; Кейновски, Эдуард; Варкентин, Томас (07.10.2016). «От открытия Менделя о горохе до современной генетики растений и селекции» (PDF). Теоретическая и прикладная генетика. 129 (12): 2267–2280. Дои:10.1007 / s00122-016-2803-2. ISSN  0040-5752. PMID  27717955.
  8. ^ Пигорш, В. В. (1990-12-01). «Вклад Фишера в генетику и наследственность, с особым акцентом на споры Грегора Менделя». Биометрия. 46 (4): 915–924. Дои:10.2307/2532437. ISSN  0006-341X. JSTOR  2532437. PMID  2085640.
  9. ^ Фэрбенкс, Д. Дж .; Риттинг, Б. (2001-05-01). «Менделирующие споры: ботанико-исторический обзор». Американский журнал ботаники. 88 (5): 737–752. Дои:10.2307/2657027. ISSN  0002-9122. JSTOR  2657027. PMID  11353700.

внешняя ссылка