(advertentie)
(advertentie)
(advertentie)

Nu we weten hoe we met behulp van het Hardy-Weinberg principe het percentage aan homozygote dominante, heterozygote recessieve en heterozygote exemplaren in een populatie kunnen berekenen, en we door middel van een testkruising het genotype voor een eigenschap kunnen controleren, 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 erwtenplantjes.

Wat krijg je wanneer je twee planten 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 zijn heterozygoot dominant (Bb) en de laatste 25 procent is homozygoot recessief voor de eigenschap (bb). Voor wat betreft de fenotypes komt de eigenschap bij 75% van de planten tot uiting. 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 de genotypes van planten, en je moet weten hoe dominanten en recessieve eigenschappen door worden gegeven aan het nageslacht. Hoe weet je dat de eigenschappen die je wil behouden niet verloren zullen gaan in je kweekprogramma? We hebben al gezien dat de testkruising je uitsluitsel kan geven over de genotypes van een ouderplant. Is die homozygoot dominant aanwezig in een populatie, dan kun je nog zoveel kruisingen kunnen maken, een plant met de recessieve eigenschap zul je nooit zien. 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 dan kun je 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 zijn experimenten met erwtenplanten. Hij ontdekte dat twee verschillende planten hele uniforme resultaten gaven wanneer hij ze kruiste binnen de eigen genenpoel, kijk maar mee naar de verschillende planten en hun eigenschappen.

Erwtenplant 1: glad zaad-oppervlak, groene zaden, witte bloemen, hoge planten.
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 wiet. Foto: Dionisvera, Shutterstock

F1- en F2-hybriden

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. Toen 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 is.

Vervolgens maakte Mendel een tweede kruising met de F1-hybriden; 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 een van de oorspronkelijke ouders.

Weet je nog 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 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 een 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 making of een nieuwe wietsoort. Volgende week zullen we je laten zien hoe je een genetisch zuivere nieuwe soort kunt kruisen. Althans, daar gaan we een begin mee maken. Heb je een deel van deze serie gemist? Hier kun je ze teruglezen.

[Openingsbeeld: Dobino, Shutterstock]
(advertenties)