Dihybrid Crosses en de Wet van Onafhankelijk Assortiment

Een dihybrid kruis volgt de erfenis van twee genen tegelijkertijd, en Mendel’s wet van onafhankelijk assortiment stelt dat allelen van verschillende genen worden gesorteerd in gameten onafhankelijk van elkaar. Kort samengevat: twee individuen kruisen die heterozygote zijn voor beide genen (RrYy × RrYy) geeft een fenotype ratio van 9: 3: 3: 1 in de nakomelingen, die afkomstig is van een 16-box Punnett vierkant. De wet geldt wanneer de genen op verschillende chromosomen of ver uit elkaar liggen op hetzelfde chromosoom.

Dihybride kruisen zien er ingewikkeld uit, maar een systematische methode maakt ze eenvoudig. Deze gids legt de wet van het onafhankelijke assortiment en de basis ervan in meiose uit, laat zien hoe je gameten kunt vinden en een 16-box Punnett vierkant kunt bouwen, dat de verhouding 9:3:3:1 en een snelkoppeling met waarschijnlijkheden heeft, werkt door twee voorbeelden en corrigeert frequente fouten.

Wat is onafhankelijk assortiment?

Mendel kruiste erwtenplanten die in twee eigenschappen verschilden: zaadvorm (rond R, dominant; gerimpeld r) en zaadkleur (geel Y, dominant; groen y). Hij kruiste zuivere – kweken rond gele planten (RRYY) met pure – fokken gerimpelde groene planten (griezelig). Alle F1-planten waren rond en geel (RrYy). Toen hij deze F1 planten met elkaar overstak, toonde de F2 generatie vier fenotypen in een verhouding van ongeveer 9 ronde geel: 3 ronde groen: 3 gerimpeld geel: 1 gerimpeld groen. In zijn gegevens waren er 315 ronde gele, 108 ronde groene, 101 gerimpelde geel en 32 gerimpelde groene zaden, in totaal 556.

Deze verhouding toonde aan dat het allel voor vorm en het allel voor kleur onafhankelijk van elkaar werden doorgegeven. Dit is de wet van het onafhankelijke assortiment. De cellulaire basis is meiose: tijdens de metafase I komen de paren van homologe chromosomen willekeurig samen, zodat de manier waarop het paar dat één gen draagt scheidt niet de manier beïnvloedt waarop het paar dat een ander gen draagt zich scheidt.

Hoe vind je de gametes?

Elke gamete ontvangt één allel van elk gen. Alle combinaties van één allel uit elk gen. Voor RrYy geeft het eerste gen R of r, en de tweede geeft Y of y. De mogelijke gameten zijn:

• RY
• Ry
• rY
• r

Elk type komt voor met een waarschijnlijkheid van 1/4. Een snelle controle: een heterozygote individu voor n onafhankelijke genen maakt 2ⁿ soorten gamete. Voor twee genen, 2² = 4. Voor een homozygote ouder zoals RRYY, is er slechts één type, RY.

Een gemeenschappelijke methode voor het vermelden van gameten is de “FOIL” benadering, geleend van algebra: neem de eerste allelen van elk gen, dan de buitenste, de binnenste en de laatste (R met Y, R met y, r met Y, r met y).

Hoe bouw je het Punnett plein?

Schrijf de vier gameten van één ouder over de top en de vier gameten van de andere ouder langs de zijkant. Er zijn 16 dozen. Elke doos toont het genotype van de nakomelingen.

Waar komt de verhouding 9:3:3:1 vandaan?

Tel de fenotypen in de 16 dozen. Dominant voor beide eigenschappen (rond en geel) vereist ten minste één R en ten minste één Y.

Het totaal is 9 + 3 + 3 + 1 = 16. In het vierkant, het genotype RrYy verschijnt 4 tijden, RRYy tweemaal, RrYY twee keer, Rryy twee keer, rryy twee keer, en RRYY, RRYY, RRYY en Rhyy elk, geven 4 + 2 + 2 + 2 + 2 + 4 = 16.

Is er een snellere methode?

Omdat de genen onafhankelijk van elkaar worden gevormd, kunt u de productregel van waarschijnlijkheid gebruiken en elk gen behandelen als een apart monohybride kruis. Voor Rr × Rr, is de kans op een rond zaadje 3/4 en van een gerimpeld zaadje 1/4. Voor Yy × Yy, Het is… 3/4 geel en 1/4 Groen. Vermenigvuldig dan:

• Rond en geel: 3/4 × 3/4 = 9/16.
• Rond en groen: 3/4 × 1/4 = 3/16.
• Gerimpeld en geel: 1/4 × 3/4 = 3/16.
• Gerimpeld en groen: 1/4 × 1/4 = 1/16.

Deze methode is sneller voor kruisen met drie of meer genen, waarvoor een Punnett vierkant te groot zou zijn. Voor drie genen zou een Punnett vierkant 64 dozen hebben.

Bewerkt voorbeeld: een dihybrid kruis bij cavia’s

Bij cavia’s is zwarte vacht (B) dominant over bruin (b), en kort haar (S) dominant over lang haar (s). Een zwart, kort -haard cavia met genotype BbSs wordt gekruist met een bruin, lang -haard cavia (bbss). Dit is een dihybrid test kruis.

1. Gametes: BbSs produceert BS, BS, BS en BS met 1/4 elk. BbSs produceert alleen BS.
2. Nakomeling: BbSs (zwarte korte), BbSs (zwarte lange), BbSs (bruine korte) en BbSs (bruine lange), elk met een kans van 1/4.
3. Ratio: 1 : 1 : 1 : 1. In een op nest- gebaseerd monster van 80 nakomelingen wordt ongeveer 20 van elk type verwacht.

Stel dat een kruising van BbSs × BbSs 160 nakomelingen oplevert. De verwachte aantallen zijn 9/16 × 160 = 90 zwart kort, 3/16 × 160 = 30 zwart lang, 30 bruin kort en 1/16 × 160 = 10 bruin lang. Als de waargenomen getallen 88, 32, 29 en 11, ze zijn dicht bij de verwachte waarden, en een chi-kwadraat test kan bevestigen dat het verschil is te wijten aan toeval. De test wordt berekend als de som van (waargenomen − verwacht)² ÷ verwacht: (88 − 90)² ÷ 90 = 0.044; (32 − 30)² ÷ 30 = 0.133; (29 − 30)² ÷ 30 = 0.033; (11 − 10)² ÷ 10 = 0.100. Het totaal χ² ≈ 0.31, dat ver onder de kritische waarde van 7.81 ligt voor 3 vrijheidsgraden op het niveau van 5 procent, zodat de gegevens passen bij de verhouding 9:3:3:1

Wanneer is onafhankelijk assortiment niet van toepassing?

Genen die dicht bij elkaar op hetzelfde chromosoom zijn geërfd, en dit wordt koppeling genoemd. Ze worden niet zelfstandig geassorteerd, omdat ze zelden gescheiden worden door oversteken. Een kruising van twee verbonden genen produceert meestal ouderlijke combinaties, en de verhouding verschilt van 9:3:3:1. Gene koppeling is behandeld in een later artikel. Interactie tussen genen (epistasis) verandert ook de ratio’s, bijvoorbeeld in 9:3:4 of 9:7.

Hoe is het ontdekt?

Mendel presenteerde zijn dihybride resultaten in 1865. Toen het belang van chromosomen in het begin van de twintigste eeuw duidelijk werd, vonden Thomas Hunt Morgan en zijn studenten gevallen in fruitvliegen waarin genen niet onafhankelijk werden geassorteerd, wat leidde tot het idee van koppeling en de bouw van de eerste genetische kaarten door Alfred Sturtevant in 1913.

Welke fouten zijn er vaak?

Fouten 1: Gameten schrijven met twee allelen van hetzelfde gen

Een gamete draagt één allel van elk gen. RY heeft gelijk. RR is dat niet.

Fouten 2: Ontbrekende combinaties van gameten

Een heterozygote voor twee genen maakt vier gamete types. Controleer of er vier zijn en dat elke combinatie eenmaal verschijnt.

Fouten 3: Behandelen 9:3:3:1 als een regel voor elk kruis

Het is van toepassing op een kruising van twee dubbele heterozygoten met onafhankelijk assortiment en volledige dominantie.

Fouten 4: de vermenigvuldigingsregel vergeten

Voor onafhankelijke genen, vermenigvuldig waarschijnlijkheden, die veel tijd kunnen besparen.