Chapter 12: Classical and Modern Genetics

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12.19:

Testkreuzung

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Test Cross

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Eine Testkreuzung ist eine Technik, die zur Bestimmung des Genotyps eines Organismus, der ein dominantes Merkmal zeigt, verwendet werden können. Zum Beispiel eine violettblütige Erbsenpflanze. Weil die dominante Version oder das Allel eines Gens immer über das rezessive Allel ausgedrückt wird, sehen Organismen mit dem homozygoten-dominanten Genotyp und zwei dominanten Allele gleich aus wie Organismen mit dem heterozygoten Genotyp, einem dominanten Allel. Eine violettblütige Erbsenpflanze mit unbekanntem Genotyp kann mit einer Erbsenpflanze gekreuzt werden, die den rezessive Phänotyp hat, weiße Blüten. Und man weiß, dass sie den homozygot-rezessive Genotyp hat, klein p, klein p. In einem Szenario, in dem alle Nachkommen aus der Testkreuzung den dominanten Phänotyp zeigen, muss das unbekannte Elternteil homozygot-dominant für violette Blüten sein. Alle Nachkommen sind heterozygot, sie erhalten ein rezessives Allels des rezessiven Elternteils und ein dominantes Allel des anderen Elternteils. Wenn die Nachkommen aber die gleiche Zahl Nachkommen haben, die den dominanten Phänotyp zeigen, und Nachkommen, die den rezessiven Phänotyp aufweisen, muss der unbekannte Elternteil heterozygot sein. Alle Nachkommen erhalten ihr rezessives Allel vom rezessiven Elternteil. Die Hälfte der Nachkommen erhält ein dominantes Allel vom heterozygoten Elternteil und zeigen den dominanten Phänotyp, während die andere Hälfte eine zweite Kopie des rezessiven Allels des heterozygoten Elternteil erhält und den rezessiven Phänotyp zeigt.

12.19:

Testkreuzung

Allele sind verschiedene Formen des gleichen Gens. Der Mensch und andere diploide Organismen erben zwei Allele jedes Gens, jeweils eines von jedem Elternteil.

Ein Allel ist rezessiv, wenn seine Wirkungen durch ein anderes Allel am gleichen Genlocus verdeckt werden. Zum Beispiel können Erbsenpflanzen violette oder weiße Blüten haben. In diesem Beispiel sind weiße Blüten rezessiv, da eine einzelne Kopie des Allels für violette Blüten zu einer Pflanze mit violetten Blüten führt, auch wenn diese Pflanzen das Allel für weiße Blüten haben.

Wenn ein Organismus ein bekanntes rezessives Merkmal aufweist, ist die Bestimmung des Genotyps des Organismus und des Paares der vererbten Allele einfach. Nur ein Genotyp, pp (zwei rezessive Allele), produziert weiße Blüten.

Für einen Organismus mit einem dominanten Merkmal wie eine Erbsenpflanze mit violetten Blüten ist die Bestimmung des Genotyps nicht so leicht. Zwei Genotypen, PP und Pp, können violette Blüten produzieren.

Wissenschaftler führen Testkreuzungen durch, um die Genotypen von Organismen zu bestimmen, die einfache dominante Merkmale aufweisen. Bei einer Testkreuzung wird der zu bestimmende Organismus mit einem Organismus gezüchtet oder gekreuzt, der das rezessive Gegenstück des dominanten Merkmals aufweist.

Bei einer Testkreuzung für eine Erbsenpflanze mit violetten Blüten wird mit einer Erbsenpflanze mit weißen Blüten (pp-Genotyp) gekreuzt. Die Blütenfarbe der entstehenden Nachkommen zeigt, ob der Elternteil mit violetten Blüten homozygot (PP) oder heterozygot (Pp) ist.

Wenn die Pflanze homozygot ist, erben alle Nachkommen eines ihrer dominanten P-Allele und eines der anderen rezessiven P-Allele der Eltern. Da das dominante Allel das rezessive Allele verdeckt, haben alle Nachkommen violette Blüten, das dominante Merkmal.

Wenn die Pflanze jedoch heterozygot ist, erben etwa 50% der Nachkommen ihr rezessives p-Allel, zusammen mit einem weiteren rezessiven Allel von dem anderen Elternteil. Daher wird etwa die Hälfte der Nachkommen aus dieser Kreuzung weiße Blüten haben. Auf diese Weise kann man durch Testkreuzungen unbekannte elterliche Genotypen bestimmen.

Suggested Reading

Miko, Ilona. 2008. “Test Crosses.” Nature Education 1 (1): 136. [Source]

Reid, James B., and John J. Ross. 2011. “Mendel’s Genes: Toward a Full Molecular Characterization” Genetics 189 (1): 3–10. [Source]

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Test Cross Genotype Dominant Trait Purple Flower Color Pea Plants Allele Homozygous Dominant Genotype Heterozygous Genotype Recessive Phenotype White Flowers Homozygous-recessive Genotype Unknown Parent Offspring Recessive Allele Heterozygous Parent Dominant Phenotype Recessive Phenotype Alleles