(advertentie)
(advertentie)
(advertentie)

The ‘making of’ een nieuwe wietsoort is een serie die wat dieper gaat als gewoon twee wietplanten met elkaar kruisen. In het eerste deel hebben we de basistermen van genetica doorgenomen zodat je goed voorbereid bent op dit tweede deel: een uitleg over het veredelen zelf aan de hand van het Hardy-Weinberg principe. 

Om het veredelen van een nieuwe soort beter te begrijpen, willen we je eerst uitleggen wat het Hardy-Weinberg principe betekent. Het Hardy-Weinberg principe geeft antwoorden op vragen als: ‘Wanneer paarse toppen een dominante eigenschap is, hoe kan het dan dat sommige van een paarse soort toch groene toppen laten zien?’ Of deze: ‘Hoe kan het dat wanneer je een indica vaderplant kruist met indica-dominante moederplant, je toch planten in het nageslacht krijgt met sativa-dominante eigenschappen zoals dunne bladvingers en een structuur met lange internodes?’

De structuur van een chromosoom, waarover we in deel 1 hebben uigelegd. Beeld: arborelza, Shutterstock

De structuur van een chromosoom, waarover we in deel 1 hebben uigelegd. Beeld: arborelza, Shutterstock

Dominante denkfout

De eerste vraag over de paarse toppen geeft een veel gemaakte denkfout aan. Namelijk dat het dominante allel van een eigenschap per se het vaakst voorkomt bij het nageslacht. Dit is namelijk niet altijd het geval, een dominante eigenschap wordt niet per se doorgegeven aan alle planten in de volgende generatie. Ook is het niet zo dat een recessieve eigenschap per se uit zal sterven. Genen voor bepaalde eigenschappen komen vaak of minder vaak voor, onafhankelijk van hoe de eigenschap in het allel tot uiting komt. Allelen kunnen ook veranderen aan de hand van sommige omstandigheden. Dit soort veranderingen in de hoeveelheid van bepaalde genen, zorgen ervoor dat er verschillende planten kunnen evolueren in een populatie.

Genenpoel

Een genetische populatie is in principe een groep organismen van dezelfde (planten)soort die met elkaar te kruisen zijn. Dit houdt in dat ze gezamenlijke genen met elkaar delen. Deze gedeelde groep genen wordt de genenpoel genoemd. De genenpoel bevat alle allelen van alle eigenschappen die in de gehele populatie voorkomen. Om een bepaalde evolutionaire stap of verandering door te maken zoals een nieuwe plantensoort of een nieuwe eigenschap, moeten er veranderingen optreden in het aantal keren dat bepaalde eigenschappen (genen) voorkomen. Hoe vaak een gen voorkomt kun je berekenen door het aantal keren dat een specifiek allel voorkomt, te delen door het totale aantal allelen in een genenpoel.

Natuurlijke selectie: De natuurlijke selectie gaat via onbekende mannelijke donoren.

De natuurlijke selectie gaat via onbekende mannelijke donoren.

Hardy-Weinberg

Het Hardy-Weinberg principe gaat over genetisch evenwicht en beschrijft in theorie een situatie waarin er geen veranderingen in een genenpoel optreden. Als de genenpoel helemaal in evenwicht is kan er niets veranderen en kan er dus ook geen evolutie plaatsvinden.

Stel je voor dat je een populatie hebt met een genenpoel die de allelen (groepen met verschillende eigenschappen voor hetzelfde kenmerk) A en a bevat. Gebruik de letter p om het aantal keer dat het dominante allel A voorkomt aan te geven, en de letter q voor het aantal recessieve a allelen. Wat zeker is, is dat de som van alle allelen 100 procent is.

p + q = 100%

Dit kan ook worden genoteerd als p + q = 1. Alle mogelijke willekeurige combinaties in de populatie zou je dan noteren als volgt, en dit is de Hardy-Weinberg formule:

p² + 2pq + q²

p is het aantal keer dat het dominante allel in de populatie voorkomt
q is het aantal keer dat het recessieve allel in de populatie voorkomt
is het percentage aan homozygote dominante exemplaren
is het percentage aan heterozygote recessieve exemplaren
2pq is het percentage aan heterozygote exemplaren

Stel je nu voor dat we het hebben over een populatie van 1000 Skunk planten van een van de bekende Nederlandse zadenbedrijven. In deze populatie ruiken er 640 planten typisch naar skunk terwijl de overige 420 planten een duidelijke citrusgeur afgeven. Je belt de zadenbank en vraagt ze welke geur in bij deze betreffende zaden dominant is. Ze zouden je dan waarschijnlijk vertellen dat de kweker de zaden heeft veredeld voor de skunkgeur en dat de citrusgeur de recessieve eigenschap is. Deze recessieve citrusgeur kun je nu noteren als ‘gg’ en de bovenstaande formule gebruiken om een aantal vragen met zekerheid te beantwoorden.

Zo kom je erachter wat het aantal planten met het ‘gg’ genotype is, hoe vaak het recessieve ‘g’ allel en het dominante ‘G’ allel voorkomen en hoe vaak er planten met het genotype ‘GG’ en ‘Gg’ voorkomen in de populatie.

Aangezien 360 van de 1000 planten het ‘gg’ genotype hebben (namelijk een citrusgeur), is 36% de frequentie waarin het ‘gg’ genotype voorkomt. De frequentie van het ‘g’ allel kunnen we nu ook berekenen. Aangezien in 36% van de gevallen het ‘gg’ genotype voorkomt, en p² het percentage aan homozygote dominante exemplaren weergeeft, en q het aantal recessieve allelen in de populatie weergeeft, moet het volgende waar zijn:

q² = 0,36
(q x q} = 0,36
q = 0,6

Vat je het allemaal nog? Ja, dan snap je dat het aantal keer dat het recessieve allel ‘g’ 60% moet zijn. Met andere woorden: 60% van de populatie is drager van het recessieve allel voor een citrusgeur. En hoe vaak komt het dominante ‘G’ allel voor? Wel, aangezien we nu de frequentie van het recessieve allel weten kunnen we dat van het dominante allel ook berekenen:

p + q = 1
p + 0,6 = 1
0,4 + 0,6 = 1 (p = 1 – 0,6)
p = 0,4

Het aantal keer dat het dominante allel ‘G’ dus voorkomt is 40%. Maar hoe vaak komen de genotypes ‘GG’ en ‘Gg’ nu voor? Wel dat kunnen we berekenen met wat we tot nu toe te weten zijn gekomen.

GG = p²
G = 0,4 = p
(p x p) = p²
(0,4 x 0,4) = p²
0,16 = p²
GG = 0,16

GG = 0,16
gg = 0,36
GG + Gg + gg = 1
0,16 + Gg + 0,36 = 1
0,52 + Gg = 1
Gg = 1 – 0,52
Gg = 0,48 (48%)

Of als Gg, 2pq is, dan is:

Gg = 2pq
2pq = 2 x p x q
2pq = 2 x 0,4 x 0,6
2pq = 0,48 (48%)

Het aantal keer dat de genen G (skunkgeur) en g (citrusgeur) voorkomen (p en q) blijft generatie na generatie gelijk, mits de volgende vijf voorwaarden kloppen:

  1. De populatie is groot genoeg
  2. Er treden geen mutaties op
  3. Alle mannelijke planten bestuiven alle vrouwelijke planten
  4. Er worden geen andere populaties ingebracht
  5. Er is sprake van natuurlijke selectie zonder manipulatie

De formule p² + 2pq + q² kan gebruikt worden om te berekenen hoe vaak verschillende genen voorkomen. Wanneer je een nieuwe soort wil maken is het belangrijk om ook de bovenstaande vijf voorwaarden in acht te nemen. Zo kunnen we aan de hand van dit Hardy-Weinberg principe nu de eerste vraag uit dit artikel beantwoorden. De vraag luidde als volgt: Wanneer paarse toppen een dominante eigenschap is, hoe kan het dan dat sommige van een paarse soort toch groene toppen laten zien?

Het antwoord dat Hardy-Weinberg ons op deze vraag geeft, kan zijn dat er in het verleden dus wel andere populaties moeten zijn ingebracht. En over de tweede vraag over een indica vader met een indica dominante moeder kun je nu zeggen dat aangezien de moeder geen pure indica is, ze ook sativa kenmerken meedraagt. Hierdoor valt het te verwachten dat sommige exemplaren uit zo’n kruising sativa-kenmerken zullen laten zien.

[Openingsbeeld: Mirek Kijewski, Shutterstock.com]
(advertenties)