(advertentie)
(advertentie)
(advertenties)

Welkom bij alweer het vierde deel uit onze serie over de creatie van een nieuwe wietsoort, die veel verder gaat dan een eenvoudige kruising maken. Vandaag gaan we je laten zien hoe je Mendels experimenten met erwtenplanten kunt inzetten om meerdere eigenschappen tegelijk te veredelen. 

Voordat we je bijpraten over Gregor Mendel en zijn experimenten, herhalen we eerst even kort waar we het eerder over hadden. We zijn deze serie in deel #1 begonnen met enkele belangrijke termen uit de geneticaleer. Vervolgens hebben we in deel #2 het Hardy-Weinberg principe uitgelegd. In deel #3 lieten we zien hoe je door middel van een testkruising, het genotype voor een eigenschap kunnen controleren.
Met de voorafgaande kennis op zak, rijst de vraag hoe we meerdere eigenschappen tegelijkertijd kunnen veredelen? Om die vraag te kunnen beantwoorden, kijken we in deze aflevering naar Mendels experimenten met erwtenplanten.

Meerdere eigenschappen tegelijk versterken

Vraag: wat krijg je wanneer je twee wietplanten kruist die beiden heterozygoot zijn voor een bepaalde eigenschap? Wel, dat kunnen we vrij gemakkelijk voorspellen door middel van een simpele tabel. Horizontaal voeren we de allelen van de ene ouder in, en verticaal die van de andere.

schermafbeelding-2016-11-25-om-14-54-48

Zoals je aan de hand van de tabel kunt zien, zullen 25 procent van de planten homozygoot dominant zijn voor de eigenschap (BB). 50 procent van de planten zullen heterozygoot dominant zijn (Bb), en de laatste 25 procent is homozygoot recessief voor de eigenschap (bb). Voor wat betreft de fenotypes zien we de eigenschap bij 75 procent van de planten terug. En in tegenstelling tot de ouders, die beiden niet de recessieve eigenschap in het fenotype lieten zien, komt deze wel bij 25 procent van het nageslacht tot uiting (bb).

Het gaat bij het veredelen allemaal om het achterhalen van de genotypes van planten. Je moet daarnaast ook weten hoe dominante en recessieve eigenschappen door worden gegeven aan het nageslacht. Hoe weet je anders dat de eigenschappen die je wil behouden, niet verloren zullen gaan in je kweekprogramma?

We hebben al gezien dat de testkruising (zie deel #3) je uitsluitsel kan geven over de genotypes van een ouderplant. Is een eigenschap homozygoot dominant aanwezig in een populatie, dan kun je nóg zoveel kruisingen maken maar de recessieve eigenschap zul je nooit terugzien in het nageslacht. Hetzelfde geldt voor een homozygote recessieve eigenschap. Om goed te veredelen is het noodzakelijk dat je weet of een eigenschap homozygoot, heterozygoot of homozygoot recessief is. Alleen dán kun je namelijk voorspellen wat een kruising zal opleveren voordat je hem maakt.

De experimenten van Mendel

Gregor Mendel – een monnik uit Australië – ontdekte de basisregels van de erfelijkheidsleer, door middel van experimenten met erwtenplanten. Hij ontdekte dat twee totaal verschillende planten hele uniforme resultaten gaven wanneer hij ze kruiste binnen de eigen genenpoel. Kijk maar eens naar de verschillende planten en hun eigenschappen.

De F1 en F2 kruising tussen planten met veel verschillen

Eigenschappen erwtenplant 1: glad zaad-oppervlak, groene zaden, witte bloemen, hoge planten.
Eigenschappen erwtenplant 2: rimpelig zaad-oppervlak, gele zaden, paarse bloemen, lage planten.

Gregor Mendel deed zijn experimenten met erwtenplanten, maar zijn conclusies gaan ook op voor wiet. Foto: Dionisvera, Shutterstock

Gregor Mendel deed zijn experimenten met erwtenplanten, maar zijn conclusies gaan ook op voor wietplanten. Foto: Dionisvera, Shutterstock

Het nageslacht van de erwtenplanten was zeer uniform wanneer hij ze met dezelfde erwtenplant kruiste (plant 1 x plant 1). Aangezien er geen variaties optraden, ging Mendel ervan uit dat de eigenschappen ofwel homozygoot dominant (SS), ofwel homozygoot recessief (ss) moesten zijn. Vervolgens maakte Mendel zijn eerste F1-hybride door de twee verschillende planten met elkaar te kruisen. Daardoor kon hij erachter komen welke van de eigenschappen dominant en welke recessief was.

schermafbeelding-2016-11-25-om-15-28-32

Aangezien alle nakomelingen van de F1-kruising een glad zaad-oppervlak hadden, wist Mendel dat dat de dominante eigenschap was, en gerimpelde zaden de recessieve eigenschap. Aangezien hij nu de recessieve eigenschap wist voor het zaad-oppervlak, kon hij in de toekomst voor alle mogelijke zaad-oppervlak-eigenschappen achterhalen of die dominant of recessief was.

Vervolgens maakte Mendel een tweede kruising met de F1-hybriden; de tweede generatie ofwel de zogenaamde F2-hybriden. Aangezien alle F1 hybriden het genotype Ss hadden voor de eigenschap van het zaad-oppervlak, kreeg hij de volgende resultaten.

schermafbeelding-2016-11-25-om-15-47-59

25 procent van de F2 planten waren homozygoot dominant en hadden een glad zaadoppervlak, 50 procent was heterozygoot en had ook een glad zaadoppervlak. De laatste 25 procent was homozygoot recessief en had een gerimpeld zaadoppervlak. Net als één van de oorspronkelijke ouders dus.

Weet je nog van deel #2 dat het evenwicht van het Hardy-Weinberg principe voorschrijft, dat de som van alle allelen (‘S’ of ‘s’) in een populatie 100 procent zou moeten zijn? In de tabel hierboven zie je dat terug, er zijn vier S allelen en vier s allelen. Beide allelen komen dus in 50% van de gevallen voor.

Er waren slechts vijf gevallen waarin deze regel niet op gaat, namelijk als er mutaties optreden (1), als er genen uit andere populaties ingebracht worden (2), als er door toeval genetische veranderingen optreden waardoor een allel bijvoorbeeld vaker voor gaat komen (dit is ook het evolutieproces en geeft aan waarom het Hardy-Weinberg principe nooit eeuwig in stand kan blijven) (3). Als de kruisingen niet willekeurig voorkomen (bijvoorbeeld wanneer één bepaalde mannelijke plant zijn stuifmeel eerder loslaat dan de anderen) (4), en wanneer er natuurlijke selectie plaatsvindt zoals wanneer een deel van de planten bijvoorbeeld dood gaan omdat ze niet bestand zijn tegen een plaag of schimmels (5).

Natuurlijke selectie. Zolang aan de vijf voorwaarden wordt voldaan gaat het Hardy-Weinberg principe op. Foto: Noppadon stocker, Shutterstock

Natuurlijke selectie. Zolang aan de vijf voorwaarden wordt voldaan gaat het Hardy-Weinberg principe op. Foto: Noppadon stocker, Shutterstock

Dat was het voor deze episode van de creatie van een nieuwe wietsoort. Hopelijk snap je nu een beetje hoe Mendels experimenten je kunnen helpen bij het veredelen voor meerdere eigenschappen tegelijk. Volgende week zullen we je laten zien hoe je een genetisch zuivere nieuwe soort kunt kruisen. Althans, daar gaan we een begin mee maken.

[Openingsbeeld: catwalker, Shutterstock]
(advertenties)