Protokoll 2. Kurstag: Klassische Genetik I Einleitung: Der Mönch
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Grundpraktikum Genetik SS 2005 Kurs F Tobias Lortzing Christian Jessen 10.05.2005 Protokoll 2. Kurstag: Klassische Genetik I Einleitung: Der Mönch Gregor Mendel war der erste, der erbliche Informationen als Einheit gesehen hat, die weitergegeben werden. Dazu führte er bereits im 19. Jahrhundert eine Vielzahl an Kreuzungen an Erbsenpflanzen durch, die Ergebnisse seiner Untersuchungen veröffentlichte er 1865 unter dem Titel: „Versuche an Pflanzenhybriden“. Allerdings fanden seine aufgestellten Gesetze zu dieser Zeit keine Anerkennung. Erst 1900 wurden sie wieder entdeckt und bestätigt. Grundlagen für seine Ergebnisse waren: - er kreuzte Pflanzen die sich in wenigen Merkmalen klar gegeneinander abgrenzten - Verwendung reinrassiger Linien für Kreuzungen (6x zurückgekreuzt) - es wurden nur die Phänotypen beobachtet - er kreuzte stets eine große Zahl an Pflanzen, so dass er seine Ergebnisse statistisch auswerten konnte - außerdem hatten seine Pflanzen eine große Zahl an fruchtbaren Nachkommen und eine relativ kurze Generationsdauer 1. Mendelsche Regel (Uniformitätsregel) Kreuzt man homozygoten Eltern (P), sie sich in einem oder mehreren Merkmalen unterscheiden, so sind alle Nachkommen (F1) untereinander gleich. Das gilt auch für reziproke Kreuzungen. 2. Mendelsche Regel (Spaltungsregel) Kreuzt man die F1 untereinander, so erhält man in der F2 eine Aufspaltung der Phänotypen in einem festern Zahlenverhältnis (3:1 im dominant-rezessiven Erbgang, 1:2:1 im intermediären Erbgang). dominant-rezessiver Erbgang 3. Mendelsche Regel (Unabhängigkeitsregel) Kreuzt man homozygote Eltern (P), die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden, so entstehen in der F2 neue Merkmalskombinationen. Sind die Gene für diese Merkmale nicht gekoppelt erhält man eine festes Zahlenverhältnis. Mendel hatte bei der Wahl seiner beobachteten Merkmalspaare außerordentliches Glück: er beobachtet in keinem Fall Kopplung von Merkmalen (gemeinsam vererbte Gene desselben Chromosoms), was zu schwierig interpretierbaren Zahlenverhältnissen geführt hätte. Statistische Methoden: Chi-Quadrat-Test Da man nicht beliebig viele Versuche machen kann, benutzt man oft ein Hilfsmittel zur Beantwortung der Frage, ob die erzielten Ergebnisse mit der aufgestellten Hypothese übereinstimmen oder ob die Abweichung hiervon nicht mehr als zufällig angesehen werden kann. Hierzu benutzt man den Chi-Quadrat-Test: (bi ei )² ² ei i 1 k FG = p-1 b: beobachteter Wert e: erwarteter Wert k: Anzahl Phänotypen Chi-Quadrat.Homogenitätstest: Klärt, ob alle Einzelergebnisse zusammengefasst werden können. k ² Homogenität i ² gesamt i 1 FG Homogenität = (p-1).(n-1) Mögliche Ergebnisse: ² ² die Unterschiede zwischen Beobachtung und Erwartung sind zufällig, die Nullhypothese wird angenommen. ² ² Die Unterschiede zwischen Beobachtung und Erwartung sind signifikant, die Nullhypothese wird abgelehnt. Versuch 3 (Vererbung der Blattform bei Lycopersicon esculentum; monohybrider Erbgang) Es wurden 2 Pikierkisten mit jeweils 45 Tomatenpflanzen (Lycopersicon esculentum, Familie Solanaceae (Nachtschattengewächse)) untersucht. Dabei wurde jede Pflanze einem der folgenden 3 Phänotypen zugeordnet: La+ / La+ La+ / La La / La unpaarig gefiederte Blätter teilweise gelappte Blätter (ungefiedert) verkümmerte Pflanzen (La+: Wildtyp; La: Mutation) Bei der Stichprobe handelte es sich um die F2-Generation aus der Kreuzung 2er reiner Linien La+) x (La / La). Deswegen erwarten wir bei einem dominant-rezessiven Erbgang ein Spaltungsverhältnis von 3 : 1, bei einem intermediären Erbgang: 1 : 2 : 1. Ergebnis unpaarig gefiederte Blätter teilweise gelappte Blätter (ungefiedert) verkümmerte Pflanzen Summe Beobachtung Erwartung 20 22,5 50 45 20 22,5 90 90 ² -Test 1.11 (La+ / Diskussion Da die beobachteten Zahlenverhältnisse auf einen intermediären Erbgang schließen ließen, ergaben sich dementsprechende Erwartungswerte im Verhältnis von 1:2:1. Das Ergebnis des Chi-Quadrat-Tests bestätigt die Nullhypothese einer intermediären Erbgangs. Unser ² -Wert von 1.11 < ² aus der Tabelle von 5.99 mit FG=2 & 5% Irrtumswahrscheinlichkeit. Unwahrscheinlich ist jedoch, dass es sich um die F2-Generation aus der Kreuzung der reinen Linien (La+ / La+) x (La / La) handelt, da die (La / La)-Pflanzen verkümmert sind und demnach wohl nicht fortpflanzungsfähig. Homogenitätstest der Gesamtprobe (siehe Anhang Tabelle I) Die Berechnung des Homogenitätstest ergab, dass ² Hom (89.57) > ² (26.3), somit wäre die Nullhypothese futsch. Wenn man sich aber die Werte genauer anschaut, kann man einen Ausreißer ausmachen und zwar bei Stichprobe 7. Durch Eliminierung des Ausreißers erhalten wir einen neuen ² Hom – Wert von 13.99. Dieser ist dann auch kleiner als der Tabellenwert von 23.68. Unser ² Gesamt von 1.75 < 5.99 ( ² Gesamt ) somit wird dann unsere Nullhypothese angenommen: Es handelt sich um einen intermediären Erbgang. Versuch 4 (Vererbung von Blattfarbe und Blattform bei Antirrhinum majus; dihybrider Erbgang) In diesem Versuch sollte ein dihybrider Erbgang bei Antirrhinum majus (Garten-Löwenmäulchen) untersucht werden. Wobei ein Topf mit ca. 90 Pflanzen pro Nase auf 4 Phänotypen hin untersucht werden soll. Leider waren die für uns vorgesehenen Pflanzen nicht in ausreichender Verfassung, so dass wir beim Homogenitätstest auf die Werte aus dem Kurs des letzten Semester zurückreifen mussten. Folgende Gene mit ihren Ausprägungen wurden untersucht: Gen virtelina graminifolia Merkmal Allel Ausprägung virtelina+ dunkel virtelina hell graminifolia + rund graminifolia oval Blattfarbe Blattform Wildtyp: virtelina+ / graminifolia+ Ergebnis: 1. Auszählung: virtelina+ / graminifolia+ Beobachtung Erwartung ² -Test 19 18 + virtelina / graminifolia virtelina+ / graminifolia 3 6 6 6 virtelina / graminifolia 4 2 Summe 32 32 3.56 Beobachtung Erwartung ² -Test virtelina+ / graminifolia+ 22 18,56 virtelina / graminifolia+ virtelina+ / graminifolia 6 3 6,19 6,19 virtelina / graminifolia 2 2,06 Summe 33 33 2. Auszählung: 2,29 Diskussion Unsere Nullhypothese war, dass es sich um einen dihybriden Erbgang handelt, der sich in der vorliegenden F2-Generation im Verhältnis von 9:3:3:1 niederlegen sollte. - Die Chi-Quadrat-Werten unserer Stichproben von 3,56 und 2,29 die beide < als 7,81 sind, bestätigen die Nullhypothese, dass es sich um einen dihybriden Erbgang handelt. - Homogenitätstest: Die Berechnung des Homogenitätstest ergab, dass ² Hom (49.04) < ² (67.5). Unser ² Gesamt von 5,52 < 7,81 ( ² Gesamt ) somit ist die Nullhypothese bestätigt, dass es sich um einen dihybriden Erbgang handelt (jedenfalls bei den Werte der Leute aus dem letzten Semester).
