Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

12.4: Croisements dihybrides
TABLE DES
MATIÈRES

JoVE Core
Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Education
Dihybrid Crosses
 
TRANSCRIPTION

12.4: Dihybrid Crosses

12.4: Croisements dihybrides

Overview

To determine whether traits are inherited together or separately, Gregor Mendel crossed pea plants that differed in two traits. These parental plants were homozygous for both traits but displayed different phenotypes. The first generation of offspring were all dihybrids, heterozygotes exhibiting the two dominant phenotypes. When self-fertilized, the dihybrids consistently produced progeny with a 9:3:3:1 ratio of four possible phenotype combinations. This ratio suggested that inheriting one trait did not affect the likelihood of inheriting the other, establishing Mendel’s law of independent assortment.

Mendel’s Dihybrid Crosses Demonstrate the Principle of Independent Assortment

Gregor Mendel’s monohybrid crosses, between pea plants that differed in a single trait, demonstrated that (1) organisms randomly inherit one of two copies of each gene from each parent (Mendel’s first law, segregation), and (2) the dominant allele can mask the recessive allele’s effects on phenotype (the principle of uniformity).

To determine whether two traits were inherited separately or together, Mendel also performed crosses with pea plants that differed in two traits, such as pea color and pea shape. For these dihybrid crosses, Mendel first mated plants that were true breeding (i.e., homozygous) for different traits of the same two characteristics. For example, he crossed plants that bred true for round, yellow peas (RRYY genotype) with those that bred true for wrinkled, green peas (rryy genotype). This parental (P0) generation produced offspring (F1 generation) that were all heterozygous with dominant phenotypes. These dihybrids had RrYy genotypes and round, yellow peas.

Mendel then induced self-pollination in the F1 dihybrids. Of the sixteen possible parental allele combinations, nine produce offspring with both dominant traits, yellow and round peas. Six fertilization events confer one dominant trait, with three producing yellow (dominant), wrinkled peas, and three creating green, round (dominant) peas. The one remaining possibility results in green, wrinkled peas, the two recessive phenotypes.

The proportion of phenotypes that Mendel observed in F2 plants was consistently similar to this 9:3:3:1 ratio, which is expected only if each fertilization event is equally probable. Thus, observing this phenotypic ratio suggests that inheriting one of these traits (e.g., yellow or green pea color) does not influence the likelihood of inheriting one of the others (e.g., round or wrinkled peas). This finding is the crux of Mendel’s second law, the principle (or law) of independent assortment.

Linkage and Recombination Influence Trait Co-inheritance

Genes on separate, non-homologous chromosomes are independently assorted into gametes during meiosis. However, genes close to one another on the same chromosome are more likely to be distributed into the same gametes; a phenomenon called linkage. Thus, inheriting one trait can be linked to the likelihood of inheriting another. Mendel never reported linkage, although not all of the traits he studied are determined by loci on different chromosomes.

The alleles determining pod color and pea shape are on chromosomes 5 and 7, respectively, and are thus unlinked. For most of the other traits, the lack of linkage can be accounted for by recombination, which can cause the inheritance patterns of genes on the same chromosome to mimic independent assortment. During prophase I of meiosis, chromosome pairs line up, cross over, and swap homologous genetic segments, a process known as recombination. The closer two loci are to each other on a chromosome, the more likely they are to be on the same recombined segment and thus inherited together. Likewise, loci that are far apart are more likely to be inherited separately due to more recombination events dividing them.

Returning to Mendel’s traits, pea and flower color are determined by two chromosome 1 loci that are far apart. Similarly, the locus for flower position is far from the other chromosome 4 loci, pod shape and plant height. Due to recombination, it is unsurprising that linkage never manifested in these crosses. Loci for pod shape and plant height, however, are close enough to each other on chromosome 4 that some linkage is likely. Mendel never published the results of this particular crossing, so it is possible that he simply never carried out these experiments, making him one cross short of discovering linkage.

Aperçu

Pour déterminer si les traits sont hérités ensemble ou séparément, Gregor Mendel a croisé des plants de pois qui différaient en deux traits. Ces plantes parentales étaient homozygotes pour les deux traits mais ont montré des phénotypes différents. La première génération de descendants étaient tous des dihybrides, des hétérozygotes présentant les deux phénotypes dominants. Lorsqu’ils s’autoconduits, les dihybrides ont constamment produit une descendance avec un ratio de 9:3:3:1 de quatre combinaisons possibles de phénotype. Ce rapport suggérait que l’héritage d’un trait n’affectait pas la probabilité d’hériter de l’autre, établissant la loi de Mendel de l’assortiment indépendant.

Les croix Dihybrid de Mendel démontrent le principe de l’assortiment indépendant

Les croisements monohybrides de Gregor Mendel, entre les plants de pois qui différaient d’un seul trait, ont démontré que (1) les organismes héritent au hasard d’une des deux copies de chaque gène de chaque parent (la première loi de Mendel, la ségrégation), et (2) l’allèle dominant peut masquer les effets de l’allèle récessif sur le phénotype (le principe d’uniformité).

Pour déterminer si deux traits ont été hérités séparément ou ensemble, Mendel a également effectué des croisements avec des plantes de pois qui différaient en deux traits, tels que la couleur des pois et la forme des pois. Pour ces croisements dihybrides, Mendel a d’abord accouplé des plantes qui étaient de véritables reproductions (c.-à-d. homozygotes) pour des traits différents des deux mêmes caractéristiques. Par exemple, il a croisé des plantes qui se sont élevées vrai pour les pois jaunes ronds (génotypeRRYY) avec ceux qui se sont élevés vrai pour les pois verts ridés (génotyperryy). Cette génération parentale (P0)a produit des descendants (génération F1) qui étaient tous hétérozygotes avec des phénotypes dominants. Ces dihybrides avaient des génotypes RrYy et des pois jaunes ronds.

Mendel a ensuite induit l’autopollinisation dans les dihybrides F1. Sur les seize combinaisons possibles d’allèles parentaux, neuf produisent des descendants aux traits dominants, les pois jaunes et ronds. Six événements de fertilisation confèrent un trait dominant, avec trois produisant des pois jaunes (dominants), ridés, et trois créant des pois verts, ronds (dominants). La seule possibilité restante se traduit par des pois verts et ridés, les deux phénotypes récessifs.

La proportion de phénotypes observés par Mendel chez les plantes F2 était constamment similaire à ce rapport de 9:3:3:1, qui n’est attendu que si chaque fécondation est tout aussi probable. Ainsi, l’observation de ce rapport phénotypique suggère que l’héritage d’un de ces traits (p. ex., couleur jaune ou vert de pois) n’influe pas sur la probabilité d’hériter de l’un des autres (p. ex., pois ronds ou ridés). Cette conclusion est le nœud de la deuxième loi de Mendel, le principe (ou la loi) de l’assortiment indépendant.

Lien et recombinaison Influence Trait Co-héritage

Les gènes sur des chromosomes distincts et non homologues sont uniformément assortis en gamètes pendant la méiose. Cependant, les gènes proches les uns des autres sur le même chromosome sont plus susceptibles d’être répartis dans les mêmes gamètes; un phénomène appelé lien. Ainsi, hériter d’un trait peut être lié à la probabilité d’hériter d’un autre. Mendel n’a jamais rapporté le lien, bien que tous les traits qu’il a étudiés ne soient pas déterminés par des loci sur différents chromosomes.

Les allèles déterminant la couleur des gousses et la forme du pois sont sur les chromosomes 5 et 7, respectivement, et sont donc unlinked. Pour la plupart des autres traits, l’absence de lien peut être expliquée par la recombinaison, qui peut causer les modèles d’héritage des gènes sur le même chromosome pour imiter l’assortiment indépendant. Pendant la prophétie I de la méiose, les paires de chromosomes s’alignent, se croisent et échangent des segments génétiques homologues, un processus connu sous le nom de recombinaison. Plus les deux loci sont proches l’un de l’autre sur un chromosome, plus ils sont susceptibles d’être sur le même segment recombiné et donc hérités ensemble. De même, les loci qui sont très éloignés sont plus susceptibles d’être hérités séparément en raison d’événements plus recombinaison les divisant.

Le retour aux traits de Mendel, la couleur des pois et des fleurs sont déterminés par deux loci du chromosome 1 qui sont éloignés les uns des autres. De même, le locus pour la position de la fleur est loin des autres loci chromosomique 4, la forme des gousses et la hauteur des plantes. En raison de la recombinaison, il n’est pas surprenant que le lien ne se soit jamais manifesté dans ces croisements. Loci pour la forme des gousses et la hauteur des plantes, cependant, sont assez proches les uns des autres sur le chromosome 4 qu’un certain lien est probable. Mendel n’a jamais publié les résultats de cette traversée particulière, il est donc possible qu’il n’ait tout simplement jamais effectué ces expériences, ce qui fait de lui un croisement à court de découvrir le lien.


Lecture suggérée

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter