Gregor Mendeliä pidetään modernin genetiikan isänä. Hän oli itäv altalainen munkki, joka työskenteli hernekasvien parissa selittääkseen, kuinka lapset perivät piirteitä vanhemmiltaan. Hänen työstään tuli perusta sille, kuinka tutkijat ymmärtävät perinnöllisyyden, ja häntä pidetään laaj alti genetiikan pioneerina.
Hernekasvit ja Mendelin genetiikka
Mendelin kuuluisissa hernekasvien kokeissa hän tarkoituksella ristipölytti hernekasveja, joilla oli selvästi erilaisia ominaisuuksia löytääkseen tärkeitä asioita siitä, kuinka jälkeläiset perivät piirteitä vanhemmiltaan.
Kokeet
Mendel mittasi seitsemän hernekasvien ominaispiirrettä:
- Sileä tai ryppyinen kypsä siemen
- Keltainen tai vihreä siemenvalkuainen
- Purppura tai valkoinen kukka
- Paisunut tai puristunut kypsä palko
- Vihreät tai keltaiset kypsymättömät palot
- Kukkien aksiaalinen tai pääteasento
- Pitkä tai kääpiövarren pituus
Mitä hän löysi
Vuosina 1856–1863 Mendel teki kokeita Pisum sativum eli hernekasvilajilla. Hänen kokeilunsa sai hänet tekemään kolme yleistystä:
- Jälkeläiset hankkivat yhden perinnöllisen tekijän jokaiselta vanhemm alta. Tämä tunnetaan erottelulaina.
- Eri ominaisuuksilla on yhtäläiset mahdollisuudet esiintyä yhdessä. Tämä tunnetaan itsenäisen valikoiman laina, ja nykyajan tiedemiehet ymmärtävät tämän olevan suurelta osin epätarkkoja. Jotkut geenit ovat itse asiassa sidoksissa toisiinsa ja esiintyvät useammin yhdessä.
- Jälkeläinen perii hallitsevan piirteen ja voi periä resessiivisen piirteen vain, jos hän perii molemmat resessiiviset tekijät. Tämä tunnetaan hallitsevan aseman laina.
Useimmat hänen aikansa tiedemiehistä hylkäsivät Mendelin työn. Se hyväksyttiin laaj alti vasta hänen kuolemansa jälkeen. Hänen elinaikanaan useimmat tutkijat uskoivat, että jälkeläiset perivät piirteitä sekoittumalla, eli jälkeläiset perivät "keskimäärin" vanhempiensa ominaisuuksista.
Mendelin genetiikan esittely
Mendelin sanotaan testanneen yli 28 000 kasvia tehdäkseen johtopäätöksensä. Vaikka hänen projektinsa laajuus ei luultavasti ole realistinen sinun luomiselle, voit tutkia genetiikkaa kasveilla.
Kuka on isä?
Who's the Father on kokeilu, jossa opiskelijat kokeilevat kasveja ennustaakseen havaittavia piirteitä. Voit luoda kokeen uudelleen käyttämällä Wisconsin Fast Plants® (Brassica rapa) -kasveja, jotka on suunniteltu erityisesti niin, että opiskelijat voivat käyttää niitä genetiikan opiskeluun. Ne kasvavat myös nopeammin - täydellinen elinkaari kestää 28-30 päivää. Tämä koe kestää noin kuusi viikkoa päivittäisiä havaintoja. Se sopii parhaiten vanhemmille yläkoulun tai lukion opiskelijoille, jotka opiskelevat genetiikkaa.
Materiaalit
- Wisconsin Fast Plants® siemenet, ei-violetti varsi, karvaton (200 kappaleen pakkaus)
- Wisconsin Fast Plants® Seed, keltavihreä lehti (200 kpl pakkaus)
- Wisconsin Fast Plants® siemen, ei-violetti varsi, keltavihreä lehti (200 kappaleen pakkaus)
- Rukkusekoitus
- Hitaasti vapautuvat lannoitepelletit
- Kotitekoinen loisteputkivalojärjestelmä tai ostettu valaistusjärjestelmä
- Kotitekoinen kasvatusjärjestelmä (vaihtoehtoisesti voit ostaa kastelujärjestelmän)
- Kasvien tarrat
- Panokset ja siteet
- Q-vinkit tai mehiläistikut (tarvitset vain muutaman)
Ohjeet
- Rakenna ensin valaistus- ja kastelujärjestelmäsi. Wisconsin Fast Plants® tarvitsee jatkuvaa fluoresoivaa valoa sekä jatkuvaa lannoitteen ja veden saantia. Voit joko rakentaa näistä kotitekoisia versioita tai ostaa valmiita sarjoja Carolina Biologicalin kautta. Molemmat vaihtoehdot on linkitetty yllä materiaaliluettelossa.
- Istuta siemenet (kaikkia ei tarvitse käyttää) kasvatusohjeiden mukaan. Sinun kannattaa aloittaa istuttamalla ei-violetteja, keltavihreitä lehtisiemeniä (tätä kutsutaan ensimmäisen sukupolven jälkeläisiksi tai O1:ksi). Istuta myös ei-violettivarsi, karvattomat siemenet. (Nämä siemenet ovat emosiemeniä, joista käytetään nimitystä P1). Varmista, että merkitset kumpi on kumpi!
- Kasvisi pitäisi kasvaa noin 4–7 päivässä. Tarkkaile molempien kasvien varren ja lehtien värejä ja kirjoita havaintosi laboratoriomuistikirjaasi. Paras tapa kvantifioida havainnot on laskea fenotyypit (laskemalla niiden kasvien määrä, joiden varret eivät ole violetit, niiden kasvien määrä, joilla on keltavihreät lehdet jne.)
- Hävitä emokasvit, mutta säilytä jälkeläiset.
- Kirjoita hypoteesi siitä, kuinka jälkeläiset perivät havaittavat geneettiset piirteensä. Jos esimerkiksi huomaat, että suurimmalla osalla jälkeläiskasveistasi on ei-violetteja varret, mutta keltaiset lehdet, voit määrittää ne hallitseviksi piirteiksi. Jos huomaat, että joillakin jälkeläiskasveillasi on violetit varret ja vihreät lehdet, saatat olettaa, että nämä ovat resessiivisiä piirteitä. Luo havaintosi perusteella testattava hypoteesi. Sinun kannattaa yrittää arvata isäkasvin varren ja lehtien värit hypoteesisi perusteella.
- Intermoi kasvit mehiläistikulla tai Q-kärjellä. Voit tehdä tämän vaihtamalla mehiläispuikko varovasti yhteen kasviin varmistaen, että kasvissa on siitepölyä, ja jakamalla se sitten toisen kasvin kanssa. Tee tämä useita kertoja varmistaaksesi, että kukin kasvi saa siitepölyä useista muista kasveista, joilla on sekä samanlaisia että erilaisia havaittavia piirteitä. Tee tämä kerran päivässä kolmen päivän ajan.
- Kun kolme päivää on kulunut, leikkaa pois pölyttämättömät kukannuput.
- Lopeta kasvien kastelu ja anna niiden kuivua.
- Korjaa siemenet ja istuta ne uudelleen, jolloin prosessi alkaa käytännössä uudelleen. Nämä siemenet ovat toisen sukupolven jälkeläisiä eli O2.
- Tee havaintoja seuraavan sukupolven kasvien varren ja lehtien väristä. Oliko hypoteesi mielestäsi oikea?
- Istuta keltavihreät lehtisiemenet. Nämä tunnetaan nimellä "isä" tai P2.
- Tarkastele P2-kasvien varren ja lehtien väriä muutaman päivän kuluttua. Tukevatko havaintosi hypoteesiasi?
Videoohjeet
Tämä video näyttää geenilaboratorioiden tekemisen ja auttaa sinua selviytymään kasvien genetiikan tutkimisesta.
Online Labs
On syytä huomata, että jos herneiden kasvattaminen ja kotitekoisten laitteiden valmistaminen ovat hieman enemmän kuin olet ostanut, verkossa on muutama loistava interaktiivinen laboratorio.
Mendel's Peas
Tämä verkkolaboratorio on kopio Mendelin hernekokeista. Laboratoriossa on kätevä valikko, joten voit itse tutustua laboratorioon ennen kuin teet mitään. Laboratorio opastaa sinut eri vaiheiden läpi, mukaan lukien herneiden istuttaminen, niiden ominaisuuksien tarkkailu ja sitten ensimmäisten kasvattamiesi kasvien ristipölytys. Juuri näin Mendel teki, jotta opiskelijat voisivat saada tuntuman työläsestä prosessista, jonka hän kävi läpi havaintojensa esittämiseksi.
hernekeitto
Vaikka graafisesti ei ole yhtä jännittävää, hernekeitto on toinen verkkovaihtoehto, joka auttaa oppilaita havaitsemaan hernekasveissa kaksi ominaisuutta. Aloita napsauttamalla Aloita kokeilu -painiketta. Sitten sinut tuodaan sivulle, jossa voit valita kahden eri herneen parittelemisen. Heidän genotyyppinsä on kirjoitettu sinulle. Tämän jälkeen sivulla näytetään kaikki valitsemillesi "vanhemmille" saatavilla olevat vaihtoehdot. Sivu liikkuu nopeasti, ja voit missata sen, jos et kirjoita kaikkea ylös.
MIT's STAR Genetics
MIT:n STAR Genetics -laboratorio on ladattava "peli", jossa opiskelijat voivat sekoittaa ja yhdistää eri lajien genotyyppejä, kuten hernekasveja, hedelmäkärpäsiä ja jopa lehmiä. Ohjelma sopii parhaiten lukiolaisille, joilla on vahva biologian ymmärrys.
Genetiikka on hauskaa
Opisitpa sitten hernekasveja tai hedelmäkärpäsiä tai yksinkertaisesti mene kotiin tarkkailemaan vanhempiesi piirteitä ja yrität selvittää, miten sait omasi, genetiikan opiskelu voi olla hauskaa. Vaikka nykyaikainen genetiikka tunnistaa muutamia asioita, jotka Mendel teki väärin, hänen teoriansa pätevät edelleen silloin, kun piirteet eivät liity muihin tekijöihin tai niihin vaikuta muut tekijät.