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12.3: 단성잡종 교배
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Biology

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Monohybrid Crosses
 
전사물

12.3: Monohybrid Crosses

12.3: 단성잡종 교배

Overview

In the 1850s and 1860s, Gregor Mendel investigated inheritance by performing monohybrid crosses in pea plants. He crossed two plants that were true-breeding for different traits. Based on his observations, Mendel proposed that organisms inherit two copies of each trait, one from each parent, and that dominant traits can hide recessive traits. These results formed the basis of two fundamental principles in genetics: the Principle of Uniformity and the Law of Segregation.

Monohybrid Crosses Reveal Dominant and Recessive Traits

Over eight years spanning the 1850s and 1860s, an Austrian monk named Gregor Mendel carried out seminal breeding experiments with pea plants. These experiments demonstrated the fundamental principles of inheritance, earning him the moniker “the father of modern genetics.” Mendel’s experiments focused on seven pea plant characteristics, each manifesting as one of two traits that are determined by a single gene locus.

Mendel noticed that, when some of his pea plants reproduced by self-fertilization, their progeny always displayed the same trait. In other words, they were true-breeding. For example, some plants with yellow pods only produced offspring with yellow pods. When crossed with other plants that bred true for yellow pods, these plants also produced only progeny with yellow pods. Similarly, Mendel observed true-breeding pea plants that produced only offspring with green pods.

At the time, inherited traits were thought to be some mixture of parental features. Mendel instead observed discrete phenotypes, like green and yellow pods. He proposed that, rather than traits mixing in offspring, discrete factors (now known as genes) are inherited from parents and remain separate in the offspring. In cases where a trait skips a generation, Mendel proposed that the visible trait merely masks the presence of the other inherited trait. In other words, inheritance is particulate, and dominant traits hide recessive traits. To determine which trait was dominant, Mendel conducted monohybrid crosses. Monohybrid crosses combine two true-breeding organisms that differ by a single trait. All offspring of such crosses are monohybrids, or heterozygotes, and display the dominant trait.

For example, Mendel crossed pea plants that bred true for yellow pods with those that bred true for green pods to determine the dominant pod color. This parental generation (P0) produced offspring, the first filial generation (F1), that were all monohybrids with green pods. Repeatedly observing these findings established green pods as the dominant trait and demonstrated Mendel’s principle of uniformity: heterozygotes for a single gene trait display the same phenotype.

Parental Alleles Are Randomly Distributed to Gametes

Mendel then induced self-fertilization in the F1 plants, producing the F2 generation. F2 pea plants with green pods outnumbered those with yellow pods by a ratio of 3:1. Mendel repeatedly observed this 3:1 inheritance pattern for each of the seven pea plant characteristics.

Mendel’s law of segregation explains this recurring ratio. The law of segregation states that an organism distributes one of its two gene copies to each gamete (egg or sperm cell). Importantly, this distribution is random, such that a heterozygote (Gg) is equally likely to produce gametes with dominant (G) and recessive (g) alleles.

If a heterozygote self-fertilizes (Gg x Gg), the parental alleles can combine in four possible ways: paternal G with maternal G (GG), paternal G with maternal g (Gg), paternal g with maternal G (Gg), and paternal g with maternal g (gg). Three outcomes produce green pods (the GG and Gg genotypes) and one produces yellow pods (the gg genotype), a 3:1 ratio. Thus, if all outcomes are equally likely, self-fertilizing heterozygotes will produce three offspring with green pods for every one with yellow pods. This is remarkably close to the phenotypic ratio that Mendel observed, confirming his proposed law of segregation.

Dominant Traits Are Not Always Common

Unlike green pods, green peas are recessive, whereas yellow peas are dominant. Why, then, are the peas we regularly encounter green? In short, people prefer green peas over yellow ones. As Mendel’s experiments demonstrate, homozygotes produce offspring with the same trait, or phenotype, when self-fertilized or crossed with other homozygotes. If farmers continue to exclude yellow peas from their crop crosses, they will continue producing only green peas. This example illustrates another important point: dominant traits are not necessarily the most common traits. Harmful dominant traits, for example, may be selected against.

개요

1850년대와 1860년대에 그레고르 멘델은 완두콩 식물에서 모노하이브리드 십자가를 수행하여 상속을 조사했다. 그는 다른 특성에 대한 진정한 번식 이었다 두 식물을 교차. 멘델은 그의 관찰에 따라 유기체가 각 특성의 두 사본을 상속할 것을 제안했습니다. 이러한 결과는 유전학의 두 가지 기본 원칙의 기초를 형성: 균일성의 원리와 분리의 법칙.

모노 하이브리드 십자가는 지배적이고 오목한 특성을 공개

1850년대와 1860년대에 걸쳐 8년 동안 그레고르 멘델이라는 오스트리아의 수도승이 완두콩 식물로 정액 번식 실험을 수행했습니다. 이 실험은 상속의 기본 원리를 보여 주었고, 그에게 모니커를 "현대 유전학의 아버지"로 만들었다. Mendel의 실험은 일곱 완두콩 식물 특성에 초점을 맞추고, 각각 하나의 유전자 궤적에 의해 결정되는 두 가지 특성 중 하나로 나타납니다.

멘델은 자신의 완두콩 식물 중 일부가 자기 수정에 의해 재현 될 때, 그들의 자손은 항상 같은 특성을 표시 것을 발견했다. 즉, 그들은 진정한 번식이었다. 예를 들어 노란색 포드가 있는 일부 식물은 노란색 포드가 있는 자손을 만 생산합니다. 노란 포드에 대 한 사실 사육 하는 다른 식물과 교차 하는 때, 이 식물은 또한 노란색 포드와 자손 생산. 마찬가지로, 멘델은 녹색 포드만자손을 생산하는 진정한 사육 완두콩 식물을 관찰했다.

당시, 상속 된 특성은 부모의 특징의 일부 혼합물로 생각되었다. 멘델은 대신 녹색과 노란색 포드와 같은 이산 표현형을 관찰했다. 그는 자손에 혼합하는 특성보다는, 이산 요인 (지금 유전자로 알려짐)이 부모에게서 승계되고 자손에 있는 분리된 남아 있다는 것을 건의했습니다. 특성이 한 세대를 건너 뛰는 경우, 멘델은 눈에 보이는 특성이 다른 상속 된 특성의 존재를 마스크할 뿐이라고 제안했습니다. 즉, 상속은 미립자이며 지배적 인 특성은 오목한 특성을 숨깁니다. 어느 특성이 지배적이었는지 확인하기 위해 멘델은 단일 하이브리드 십자가를 수행했습니다. 모노 하이브리드 십자가는 하나의 특성에 의해 다른 두 개의 진정한 번식 유기체를 결합합니다. 이러한 십자가의 모든 자손은 단혼, 또는 이종고테스이며 지배적 인 특성을 표시합니다.

예를 들어, 멘델은 녹색 포드가 지배적 인 포드 색상을 결정하기 위해 진정한 사육과 노란색 포드에 대한 사실 사육 완두콩 식물을 교차. 이 부모 세대 (P0)는녹색 포드와 모든 단일 하이브리드이었다, 첫 번째 filial 세대 (F1)인자손을 생산했다. 이러한 발견을 반복적으로 관찰하는 것은 지배적 인 특성으로 녹색 포드를 확립하고 균일성의 멘델의 원리를 입증 : 단일 유전자 특성에 대한 이종고는 동일한 표현형을 표시합니다.

부모 알레임은 무작위로 게임테스에 배포됩니다

멘델은F1 식물에서 자가 수정을 유도하여 F2 세대를 생산합니다. 녹색 포드가있는 F2 완두콩 식물은 노란색 포드를 가진 식물을 3:1의 비율로 능가했습니다. 멘델은 7개의 완두콩 식물 특성 각각에 대해 이 3:1 상속 패턴을 반복적으로 관찰하였다.

멘델의 분리 법칙은 이 반복되는 비율을 설명합니다. 분리의 법칙은 유기체가 각 gamete (계란 또는 정자 세포)에 그것의 2개의 유전자 사본의 한을 분배한다는 것을 명시합니다. 중요한 것은, 이 분포는 임의로, 이종고테(Gg)가 지배적인(G)및 오목(g)g알레를 가진 게임테를 생성할 가능성이 균등하다.Gg

이종고테자가 스스로 비옥한경우(Gg x Gg),부모의 알레인은 모계 G(GG)를 곁들인 G 아버지 G, 모계 g(Gg),GG모계 g G(Gg)를 곁들인 친자 G, 모계 G(gg)를 곁들인 아버지 g, 모계Ggg(gg)를 곁들인 아버지 g(gg)와 모성Gg g g(gg)의 네 가지 방법으로 결합할 수 있다.gg 세 가지 결과는 녹색 포드 (GGGg 유전자형)를 생성하고 하나는 노란색 포드 (gg 유전자형), 3:1 비율을 생성합니다. 따라서, 모든 결과가 동등하게 가능성이 있는 경우에, 자기 비옥한 이종화고스는 노란 포드를 가진 모든 하나에 대한 녹색 포드와 세 자손을 생산할 것입니다. 이것은 멘델이 관찰한 현상비율에 매우 가깝고, 그의 제안된 분리법칙을 확인한다.

지배적 인 특성은 항상 일반적인 것은 아닙니다

녹색 포드와는 달리, 녹색 완두콩은 오목한 반면, 노란색 완두콩은 지배적이다. 그렇다면 왜 우리가 정기적으로 녹색으로 만나는 완두콩인가요? 요컨대, 사람들은 노란색 보다 녹색 완두콩을 선호 합니다. Mendel의 실험에서 알 수 있듯이, 호모자고스는 자기 수정또는 다른 동형과 교차할 때 동일한 특성 또는 표현형을 가진 자손을 생산합니다. 농부들이 작물 십자가에서 노란 완두콩을 계속 배제한다면, 그들은 녹색 완두콩만 생산할 것입니다. 이 예는 또 다른 중요한 점을 보여줍니다: 지배적인 특성이 반드시 가장 일반적인 특성은 아닙니다. 유해한 지배적 인 특성, 예를 들어, 에 대해 선택 될 수있다.


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