Dominant-rezessiver Erbgang nach Mendel

Bei der Kreuzung zweier Individuen mit unterschiedlichen reinerbigen Merkmalen entstehen in der ersten Generation (F₁) einheitliche Nachkommen. Dieses Phänomen beschreibt die 1. Mendelsche Regel (Uniformitätsregel).

Kreuzt man beispielsweise eine rotblühende Pflanze (RR) mit einer weißblühenden Pflanze (rr), entstehen in der F₁-Generation nur mischerbige (heterozygote) Nachkommen mit dem Genotyp Rr. Da das Merkmal "rot" dominant ist, zeigen alle Nachkommen den roten Phänotyp.

Werden diese mischerbigen Nachkommen untereinander gekreuzt $F₂-Generation$, treten die Merkmale beider ursprünglichen Eltern im Verhältnis 3:1 wieder auf. Dies ist die 2. Mendelsche Regel (Spaltungsregel). Bei unserem Beispiel wären drei Viertel der Pflanzen rot (RR oder Rr) und ein Viertel weiß (rr).

🔍 Merke dir: Bei dominant-rezessiven Erbgängen kannst du vom Phänotyp nicht immer auf den Genotyp schließen! Eine rotblühende Pflanze könnte reinerbig (RR) oder mischerbig (Rr) sein.

Die Rückkreuzung

Du kannst nicht immer vom Aussehen (Phänotyp) auf die genetische Zusammensetzung (Genotyp) eines Individuums schließen. Um herauszufinden, ob ein dominantes Merkmal homozygot (RR) oder heterozygot (Rr) vorliegt, führt man eine Testkreuzung durch.

Bei dieser Rückkreuzung wird der zu untersuchende Organismus mit einem homozygot-rezessiven Vertreter (rr) gekreuzt. Die Ergebnisse verraten dann den Genotyp:

• Sind alle Nachkommen gleich, ist der untersuchte Organismus homozygot (RR)
• Treten zwei verschiedene Phänotypen im Verhältnis 1:1 auf, ist er heterozygot (Rr)

Der intermediäre Erbgang ist ein Sonderfall, bei dem keines der beiden Allele vollständig dominant ist. Kreuzt man beispielsweise eine rotblühende (rr) mit einer weißblühenden (ww) Wunderblume, entstehen rosafarbene Nachkommen (rw). Die Wirkung beider Allele addiert sich zu einer Mischform.

💡 Prüfungstipp: Die Testkreuzung ist eine wichtige Methode, um den Genotyp eines Individuums mit dominantem Phänotyp zu bestimmen. Verstehe das Prinzip und die möglichen Ergebnisse!

Intermediärer Erbgang und Dihybrider Erbgang

Beim intermediären Erbgang bilden die Nachkommen der F₁-Generation (rw) eine Mischform beider Elternmerkmale. Werden diese Pflanzen gekreuzt $F₂-Generation$, erhält man eine Aufspaltung im Verhältnis 1:2:1 – also rote (rr), rosa (rw) und weiße (ww) Blüten.

Im dihybriden Erbgang werden zwei Merkmale gleichzeitig betrachtet. Mendel kreuzte zum Beispiel Saaterbsen, die sich in Samenfarbe $gelb G/grün g$ und Samenform $rund R/runzelig r$ unterschieden. Bei der Kreuzung reinerbiger Eltern (GGRR × ggrr) entsteht eine F₁-Generation mit dem Genotyp GgRr.

Diese F₁-Nachkommen bilden vier verschiedene Keimzellen (GR, Gr, gR, gr), da sich die Allele verschiedener Gene unabhängig voneinander vererben. Das ermöglicht in der F₂-Generation neuartige Merkmalskombinationen, die bei keinem der Eltern vorkamen.

🧪 Experimentiere selbst: Zeichne ein Kombinationsquadrat für die F₂-Generation eines dihybriden Erbgangs und zähle die verschiedenen Phänotypen. Du solltest auf ein Verhältnis von 9:3:3:1 kommen!

Dihybrider Erbgang und Genkopplung

Im dihybriden Erbgang treten in der F₂-Generation die Phänotypen im Verhältnis 9:3:3:1 auf. Dies ist das Ergebnis der 3. Mendelschen Regel (Unabhängigkeitsregel), die besagt, dass verschiedene Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden.

Konkret bedeutet das: Bei der Kreuzung von doppelt-heterozygoten Individuen (GgRr × GgRr) entstehen vier verschiedene Phänotypen:

• 9/16 zeigen beide dominanten Merkmale G_R_
• 3/16 zeigen nur das erste dominante Merkmal $G_rr$
• 3/16 zeigen nur das zweite dominante Merkmal ggR_
• 1/16 zeigen beide rezessiven Merkmale (ggrr)

Die Genkopplung ist eine wichtige Ausnahme der 3. Mendelschen Regel. Wenn Gene auf demselben Chromosom liegen, werden sie nicht unabhängig voneinander vererbt. Bei einer Kreuzung von Fruchtfliegen mit gekoppelten Genen für Körperfarbe und Flügellänge erhält man statt des erwarteten 9:3:3:1-Verhältnisses ein 3:1-Verhältnis.

🔍 Wichtig für die Prüfung: Wenn ein dihybrider Erbgang wie ein monohybrider Erbgang erscheint (3:1 statt 9:3:3:1), dann liegt eine Genkopplung vor!

Genkopplung und Crossing-Over

Bei einer Genkopplung liegen die betreffenden Gene auf demselben Chromosom und werden gemeinsam vererbt. Sie verhalten sich fast wie ein einziges Merkmal, was zu einem einfacheren Aufspaltungsverhältnis führt.

Die Genkopplung kannst du durch eine Rückkreuzung bestätigen: Kreuze einen heterozygoten Organismus $AB/ab$ mit einem homozygot-rezessiven $ab/ab$. Bei einer Genkopplung erhältst du nur zwei Phänotypen im Verhältnis 1:1, während bei freier Kombination vier Phänotypen im Verhältnis 1:1:1:1 auftreten würden.

Trotz Genkopplung kann es durch Crossing-Over zur Neukombination gekommen. Während der Meiose können sich homologe Chromosomen überkreuzen und genetisches Material austauschen. Dies führt zu neuen Allelkombinationen in den Keimzellen.

Eine dihybride Rückkreuzung mit Crossing-Over zeigt dann nicht mehr das strenge 1:1-Verhältnis bei Genkopplung, sondern ein abweichendes Muster (z.B. 44% : 44% : 6% : 6%), das auf den Austausch hinweist. Die Häufigkeit dieses Crossing-Overs hängt vom Abstand der Gene auf dem Chromosom ab.

🧬 Genetische Kopplung verstehen: Je näher zwei Gene auf einem Chromosom beieinander liegen, desto seltener findet zwischen ihnen ein Crossing-Over statt und desto stärker sind sie miteinander gekoppelt.

Übersicht der Phänotypenverhältnisse

Die verschiedenen Erbgänge führen zu charakteristischen Verhältnissen der Phänotypen in den Nachkommengenerationen:

Bei monohybriden Erbgängen:

• Kreuzung reinerbiger Eltern (RR × rr): 100% gleicher Phänotyp in F₁
• Kreuzung heterozygoter Eltern (Rr × Rr): 3:1-Verhältnis in F₂
• Rückkreuzung mit rezessivem Elter: 100% bei homozygotem (RR) oder 1:1 bei heterozygotem (Rr) dominanten Elter

Beim intermediären Erbgang:

• F₁-Generation (rr × ww): 100% Mischform (rw)
• F₂-Generation (rw × rw): 1:2:1-Verhältnis (rr:rw:ww)

Bei dihybriden Erbgängen:

• F₁-Generation (GGRR × ggrr): 100% mit beiden dominanten Merkmalen
• F₂-Generation (GgRr × GgRr): 9:3:3:1-Verhältnis
• Bei Genkopplung: 3:1-Verhältnis (wie monohybrid)
• Dihybride Rückkreuzung: 1:1 bei Genkopplung oder 1:1:1:1 ohne Kopplung

📊 Prüfungswissen: Die Phänotypenverhältnisse sind ein Schlüssel zur Erkennung des Erbgangs! Lerne die wichtigsten Verhältnisse auswendig, um Kreuzungsergebnisse richtig interpretieren zu können.