Моногибридный крест

Моногибридное скрещивание — это скрещивание двух организмов с разными вариациями одного генетического локуса, представляющего интерес. ^[1]^[2] Признаки, изучаемые в моногибридном скрещивании, определяются двумя или несколькими вариациями одного местоположения гена. Затем проводят такое скрещивание, каждый родитель выбирается гомозиготным или истинно племенным по данному признаку (локусу). Когда скрещивание удовлетворяет условиям моногибридного скрещивания, это обычно обнаруживается по характерному распределению потомков второго поколения (F ₂ ), которое иногда называют соотношением моногибридов.

Использование

Обычно моногибридное скрещивание используется для определения отношений доминирования между двумя аллелями . Крест начинается с родительского поколения. Один родитель гомозиготен по одному аллелю, а другой родитель гомозиготен по другому аллелю. Потомство составляет первое сыновнее ( F1 ) поколение. Каждый представитель поколения F1 гетерозиготен , и 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 менделевское наследование .

Опыт Менделя с горохом ( Pisum sativum )

Грегор Мендель (1822–1884) был австрийским монахом, выработавшим теорию основных правил наследования. ^[4] С 1858 по 1866 год он разводил в своем монастырском саду горох садовый ( Pisum sativum ) и анализировал потомство от этих спариваний. Горох садовый был выбран в качестве экспериментального организма потому, что было доступно множество сортов, которые отличались качественными признаками, и их опылением можно было манипулировать. Семь переменных характеристик, которые Мендель исследовал у растений гороха, были следующими. ^[5]

текстура семян (круглая или морщинистая)
цвет семян (желтый или зеленый)
цвет цветка (белый или фиолетовый)
привычка роста (высокий против карлика)
форма стручка (сжатая или надутая)
цвет стручка (зеленый или желтый)
положение цветка (осевое или терминальное)

. ^[6] Горох обычно самоопыляется, поскольку тычинки и плодолистики заключены внутри лепестков. Удалив тычинки из незрелых цветков, Мендель мог смахнуть пыльцу другого сорта на плодолистики, когда они созрели. ^[7]

Первый крест

Весь горох, полученный во втором или гибридном поколении, был круглым.

Все горохи этого поколения F1 имеют генотип Rr. Все гаплоидные сперматозоиды и яйцеклетки, полученные в результате мейоза, получили одну хромосому. Все зиготы получили один аллель R (от родителя круглого семени) и один аллель r (от родителя морщинистого семени). Поскольку аллель R доминирует над аллелем r, фенотип всех семян был круглым. Фенотипическое соотношение в этом случае моногибридного скрещивания равно 1.

P гаметы (круглый родитель) P гаметы (морщинистый родитель)	Р	Р
р	рр	рр
р	рр	рр

Второй крест

Затем Мендель позволил своему гибридному гороху самоопыляться. Морщинистый признак, которого не было в его гибридном поколении, вновь появился у 25% нового урожая гороха.

Случайное объединение равного количества гамет R и r дало поколение F2 с 25% RR и 50% Rr — оба с круглым фенотипом — и 25% rr со морщинистым фенотипом.

Гаметы F1 Гаметы F1	Р	р
Р	RR	рр
р	рр	рр

Третий крест

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

Все морщинистые семена поколения F2 дали только морщинистые семена поколения F3.
Одна треть (193/565) круглых семян F1 дала 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 поколения F2 были гомозиготными и давали семена только одного фенотипа.

Но две трети круглых семян в F2 были гетерозиготными, и их самоопыление дало оба фенотипа в соотношении типичного скрещивания F1.

Соотношения фенотипов являются приблизительными. ^[8] Союз сперматозоидов и яйцеклеток случаен. Однако по мере увеличения размера выборки случайные отклонения сводятся к минимуму и соотношения все ближе приближаются к теоретическим предсказаниям. В таблице показан фактический урожай семян десяти растений F1 Менделя. Хотя его отдельные растения сильно отклонялись от ожидаемого соотношения 3:1, группа в целом довольно близко приблизилась к нему.

Круглый	Морщинистый
45	12
27	8
24	7
19	16
32	11
26	6
88	24
22	10
28	6
25	7
Всего: 336	Всего: 107

Гипотеза Менделя

Чтобы объяснить свои результаты, Мендель сформулировал гипотезу, которая включала следующее: В организме существует пара факторов, контролирующих появление того или иного признака. (Они называются генами.) Организм наследует эти факторы от своих родителей, по одному от каждого. Фактор передается из поколения в поколение как дискретная, неизменная единица. (Фактор r в поколении F2 прошел через круглосемянное поколение F1. Несмотря на это, семена rr в поколении F2 были не менее морщинистыми, чем в поколении P.) При образовании гамет факторы разделяются. и распределяются по единицам в каждой гамете. Это утверждение часто называют правилом сегрегации Менделя. Если у организма есть два непохожих фактора (называемых аллелями) по какой-либо характеристике, один из них может быть выражен с полным исключением другого (доминантный или рецессивный).

Проверка гипотезы

Хорошая гипотеза соответствует нескольким стандартам.

Оно должно давать адекватное объяснение наблюдаемым фактам. Если две или более гипотезы соответствуют этому стандарту, предпочтительна более простая.
Он должен быть способен предсказывать новые факты. Итак, если обобщение справедливо, то из него можно вывести определенные конкретные следствия.

Чтобы проверить свою гипотезу, Мендель предсказал результат эксперимента по размножению, который он еще не проводил. Он скрестил гетерозиготный круглый горох (Rr) с морщинистым (гомозиготным, rr) горохом. Он предсказал, что в этом случае половина полученных семян будет круглой (Rr), а половина — морщинистой (rr).

Гаметы F1 P гаметы	Р	р
р	рр	рр
р	рр	рр

Случайному наблюдателю в монастырском саду крест показался ничем не отличающимся от описанного выше креста П: скрещивание круглосемянного гороха с морщинистым. Но Мендель предсказал, что на этот раз он даст и круглые, и морщинистые семена, причем в соотношении 50:50. Он совершил крест и собрал 106 круглых горошинок и 101 морщинистую горошину.

Мендель проверил свою гипотезу с помощью обратного скрещивания, называемого тесткроссом . Организм имеет неизвестный генотип, который является одним из двух генотипов (например, RR и Rr), которые производят один и тот же фенотип. Результат теста идентифицирует неизвестный генотип.

Мендель на этом не остановился. Он скрестил сорта гороха, которые отличались еще шестью качественными признаками. В каждом случае результаты подтвердили его гипотезу. Он скрестил горох, отличавшийся двумя признаками. Он обнаружил, что наследование одного признака не зависит от наследственности другого, и сформулировал свое второе правило: правило независимого ассортимента. Сегодня известно, что это правило не распространяется на некоторые гены из-за генетического сцепления . ^[9]

См. также

Ссылки

^ Соломон, Эльдра Перл; Линда Р. Берг; Дайана В. Мартин (февраль 2004 г.). Биология . Cengage Обучение. ISBN 978-0-534-49276-2 .
^ Кэмпбелл, Нил А. (2006). Биология: понятия и связи . Пирсон/Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-8053-7160-4 .
^ Пирс, Бенджамин А. (2014). Генетика: концептуальный подход (5-е изд.). [Sl: sn] ISBN 978-1464109461 .
^ Эллис, Т. Х. Ноэль; Хофер, Джули М.И.; Тиммерман-Вон, Гейл М.; Койн, Кларис Дж.; Хелленс, Роджер П. (ноябрь 2011 г.). «Мендель, 150 лет спустя». Тенденции в науке о растениях . 16 (11): 590–596. doi : 10.1016/j.tplants.2011.06.006 . ПМИД 21775188 .
^ Пирс, Бенджамин А. (2014). Генетика: концептуальный подход (5-е изд.). [Sl: sn] ISBN 978-1464109461 .
^ Рид, Джеймс Б.; Росс, Джон Дж. (1 сентября 2011 г.). «Гены Менделя: к полной молекулярной характеристике» . Генетика . 189 (1): 3–10. дои : 10.1534/genetics.111.132118 . ISSN 0016-6731 . ПМК 3176118 . ПМИД 21908742 .
^ Смыкал, Петр; Варшни, Раджив К.; Сингх, Викас К.; Койн, Кларис Дж.; Домони, Клэр; Кейновский, Эдуард; Варкентин, Томас (07 октября 2016 г.). «От открытия Менделя гороха до современной генетики и селекции растений» (PDF) . Теоретическая и прикладная генетика . 129 (12): 2267–2280. дои : 10.1007/s00122-016-2803-2 . ISSN 0040-5752 . ПМИД 27717955 . S2CID 6017487 .
^ Пигорш, WW (1 декабря 1990 г.). «Вклад Фишера в генетику и наследственность с особым упором на полемику с Грегором Менделем» . Биометрия . 46 (4): 915–924. дои : 10.2307/2532437 . ISSN 0006-341X . JSTOR 2532437 . ПМИД 2085640 .
^ Фэрбенкс, диджей; Риттинг, Б. (1 мая 2001 г.). «Менделевские споры: ботанический и исторический обзор». Американский журнал ботаники . 88 (5): 737–752. дои : 10.2307/2657027 . ISSN 0002-9122 . JSTOR 2657027 . ПМИД 11353700 .

Внешние ссылки

Интерактивные гибридные эксперименты
Что такое моногибридный скрещивание? видео на YouTube
Король, Рита. М (2003). Biology Made Simple , Книга Made Simple, Broadway Books, Нью-Йорк, стр. 42 ISBN 0-7679-1542-9

[Solomon2004-1] Соломон, Эльдра Перл; Линда Р. Берг; Дайана В. Мартин (февраль 2004 г.). Биология . Cengage Обучение. ISBN 978-0-534-49276-2 .

[Campbell2006-2] Кэмпбелл, Нил А. (2006). Биология: понятия и связи . Пирсон/Бенджамин Каммингс. ISBN 978-0-8053-7160-4 .

[3] Пирс, Бенджамин А. (2014). Генетика: концептуальный подход (5-е изд.). [Sl: sn] ISBN 978-1464109461 .

[4] Эллис, Т. Х. Ноэль; Хофер, Джули М.И.; Тиммерман-Вон, Гейл М.; Койн, Кларис Дж.; Хелленс, Роджер П. (ноябрь 2011 г.). «Мендель, 150 лет спустя». Тенденции в науке о растениях . 16 (11): 590–596. doi : 10.1016/j.tplants.2011.06.006 . ПМИД 21775188 .

[5] Пирс, Бенджамин А. (2014). Генетика: концептуальный подход (5-е изд.). [Sl: sn] ISBN 978-1464109461 .

[6] Рид, Джеймс Б.; Росс, Джон Дж. (1 сентября 2011 г.). «Гены Менделя: к полной молекулярной характеристике» . Генетика . 189 (1): 3–10. дои : 10.1534/genetics.111.132118 . ISSN 0016-6731 . ПМК 3176118 . ПМИД 21908742 .

[7] Смыкал, Петр; Варшни, Раджив К.; Сингх, Викас К.; Койн, Кларис Дж.; Домони, Клэр; Кейновский, Эдуард; Варкентин, Томас (07 октября 2016 г.). «От открытия Менделя гороха до современной генетики и селекции растений» (PDF) . Теоретическая и прикладная генетика . 129 (12): 2267–2280. дои : 10.1007/s00122-016-2803-2 . ISSN 0040-5752 . ПМИД 27717955 . S2CID 6017487 .

[8] Пигорш, WW (1 декабря 1990 г.). «Вклад Фишера в генетику и наследственность с особым упором на полемику с Грегором Менделем» . Биометрия . 46 (4): 915–924. дои : 10.2307/2532437 . ISSN 0006-341X . JSTOR 2532437 . ПМИД 2085640 .

[9] Фэрбенкс, диджей; Риттинг, Б. (1 мая 2001 г.). «Менделевские споры: ботанический и исторический обзор». Американский журнал ботаники . 88 (5): 737–752. дои : 10.2307/2657027 . ISSN 0002-9122 . JSTOR 2657027 . ПМИД 11353700 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]