Ein klassischer Versuch, Teil 2
Wir bleiben bei der japanischen Wunderblume (Mirabilis jalapa) und kreuzen jetzt Exemplare der F1-Generation, also Pflanzen mit rosa Blüten und dem Genotyp rw.
Hier nun eine schematische Darstellung eines solchen Versuchs:
Kreuzungsexperiment zur 2. Mendelschen Regel
Autor: Ulrich Helmich 2021, Lizenz: siehe Seitenende
Die Biologen, die solche Versuche zu Beginn des 20. Jahrhunderts durchgeführt haben, waren sicherlich sehr erstaunt, dass zwei Pflanzen mit rosa Blüten plötzlich wieder rein rote und rein weiße Nachkommen haben können. Mendel beobachtete Ähnliches bei seinen Versuchen mit den Erbsen, nur dass hier kein intermediärer Erbgang vorlag, sondern ein dominant-rezessiver.
Die Erklärung der Ergebnisse ist mit Hilfe der Mendelschen Genetik recht einfach:
Die Pflanzen der F1-Generation haben den Genotyp rw, sie produzieren daher zwei verschiedene Typen von Keimzellen, nämlich einmal r-Keimzellen und einmal w-Keimzellen. Bei einer Befruchtung können also folgende Zygoten entstehen:
- r + r → rr (mit einer Wahrscheinlichkeit von 25%)
- r + w → rw (mit einer Wahrscheinlichkeit von 25%)
- w + r → rw (mit einer Wahrscheinlichkeit von 25%)
- w + w→ ww (mit einer Wahrscheinlichkeit von 25%)
Bei dem intermediären Erbgang haben also 50% der Nachkommen wieder rosa Blüten, ein Viertel rote und ein anderes Viertel weiße Blüten. Das Zahlenverhältnis ist daher rot : rosa : weiß = 1:2:1. Auch Mendel hatte bei seinen Versuchen mit Erbsen ähnliche Zahlenverhältnisse gefunden.
Spaltungsregel
Bei den Nachkommen von zwei Eltern, die in dem betrachteten Merkmal mischerbig sind, spalten sich die Genotypen der F1-Generation im Verhältnis 1:2:1 auf.
Für die Phänotypen gilt für den intermediären Erbgang ebenfalls die 1:2:1-Regel, für den dominant-rezessiven Erbgang die 3:1-Regel.
Bei einer dominant-rezessiven Kreuzung Rw x Rw haben die Nachkommen die Genotypen RR, Rw und ww im Verhältnis 1:2:1. Da die Rw-Pflanzen jedoch rote Blüten haben (rot ist dominant über weiß), gilt für die Phänotypen rot:weiß = 3:1.
Die Erklärung nach der Chromosomentheorie
Mit der Chromosomentheorie kann die Spaltungsregel sehr leicht erklärt werden. Die rw-Pflanzen haben je ein Chromosom mit dem r-Allel und ein homologes Chromosom mit dem w-Allel in ihren Zellen, und natürlich noch viele andere Chromosomen, die jetzt keine Rolle spielen.
Bei der Bildung der Keimzellen werden in der Meiose die homologen Chromosomen auf die Tochterzellen verteilt. Das Chromosom mit dem r-Allel kommt in die eine Tochterzelle, das Chromosom mit dem w-Allel in die andere Tochterzelle. Aus den Tochterzellen entstehen dann durch weitere Teilungen die Samenzellen bzw. Eizellen, ebenfalls mit einem Chromosomen, auf dem sich ein r- oder ein w-Allel befindet.
Quellen:
- Kadereit , Körner, Nick, Sonnewald: Strasburger - Lehrbuch der Pflanzenwissenschaften, 38. Auflage, Springer Berlin Heidelberg 2021.
- Jochen Graw: Genetik, 7. Auflage, Springer Spektrum, Berlin 2021.