Rückkreuzung

Rückkreuzung – Biologie

Bestimmt erinnerst du dich noch an Gregor Mendel und seine Versuche in der Genetik. Mithilfe der mendelschen Regeln (Vererbungsregeln – 1. mendelsche Regel, Vererbungsregeln – 2. und 3. mendelsche Regeln) werden bis heute Erbgänge analysiert und charakterisiert. Dabei publizierte Mendel seine Regeln auf Grundlage seiner Forschungen an Erbsenpflanzen und dem Aussehen ihrer Früchte und Blüten. Die äußeren Merkmale eines Lebewesens werden im Phänotyp zusammengefasst. Doch durch die Methodik der Rückkreuzung konnte Mendel auch bestimmen, welchen Genotyp seine Pflanzen tragen, also welche Ausstattung an Genen, die zu diesem Phänotyp führen. Ist das nicht spannend?

Doch bevor wir dir erklären, wie er das geschafft hat, wiederholen wir noch einmal kurz die 1. und 2. mendelsche Regel.

1. mendelsche Regel – Wiederholung

Die 1. mendelsche Regel wird auch Uniformitätsregel genannt. Sie besagt, dass man durch die Kreuzung reinerbiger Individuen, die sich in einem vererbbaren Merkmal unterscheiden, eine uniforme Tochtergeneration (F1-Generation) erhält. Uniform bedeutet, dass alle Nachkommen den gleichen Phänotyp und Genotyp aufweisen. Dabei ist es egal, ob väterliche und mütterliche Merkmale vertauscht werden.

2. mendelsche Regel – Wiederholung

Die 2. mendelsche Regel wird auch Spaltungsregel genannt. Sie besagt, dass man durch die Kreuzung heterozygoter F1-Nachkommen eine F2-Generation erhält, die sich im Phänotyp im Verhältnis 3 : 1 aufspaltet. Dies gilt für einen dominant-rezessiven Erbgang. „Dominant-rezessiv“ bedeutet, dass sich von den zwei Allelen, die ein Individuum im Genotyp trägt, nur ein Allel auch im Phänotyp durchsetzt.

Mendels Erbsenblüten konnten entweder weiße oder purpurfarbene Blüten ausbilden. Dabei wird das Allel, das für die Ausprägung der weißen Blütenfarbe zuständig ist, rezessiv vererbt und mit dem kleinen a gekennzeichnet. Das Allel für die purpurne Blütenfarbe ist dominant und wird mit einem großen A beschrieben.
Übertragen wir die Spaltungsregel auf seine Erbsenblüten, bilden nur Individuen mit einem homozygot rezessiven Genotypen (mit aa bezeichnet) eine weiße Blüte aus. Purpurfarbene Blüten lassen auf einen heterozygoten Genotyp (Aa) oder einen homozygot dominanten Genotyp (AA) schließen.

Wendet man die 2. mendelsche Regel auf einen intermediären Erbgang an, so erhält man F2-Nachkommen im phänotypischen Verhältnis von 2 : 1 : 1. „Intermediär“ bedeutet, dass keines der beiden Allele sich gegenüber dem anderen durchsetzt, sondern eine Mischform der beiden Phänotypen entsteht. Das könnte in unserem Fall der purpurfarbenen und weißen Blüten eine hellrosafarbene Blüte sein. Für mehr Informationen zu den verschiedenen Erbgängen kannst du dir das Video Erbgänge – dominant, rezessiv, intermediär und kodominantl anschauen.

Du siehst also, dass man durch die 2. mendelsche Regel vom Phänotyp eines Individuums mit dem Wissen, dass ein dominant-rezessiver Erbgang vorliegt, bereits teilweise Rückschlüsse auf den Genotyp ziehen kann. Liegt eine weiße Blüte vor, muss der Genotyp homozygot rezessiv (aa) sein. Diese Information macht man sich bei der Rückkreuzung zunutze, um den nichteindeutigen Genotyp der purpurfarbenen Blüte herauszufinden.

Rückkreuzung – Definition

Die Funktion einer Rückkreuzung ist die Ermittlung eines unbekannten Genotyps. Das ist der Grund, warum die Rückkreuzung auch als Testkreuzung bezeichnet wird.

Bei einer Rückkreuzung kreuzt man einen homozygot rezessiven Organismus mit einem anderen Organismus, der im Phänotyp das dominante Merkmal, aber einen unbekannten Genotyp aufweist. In unserem Fall ist der homozygot rezessive Organismus unsere weiße Erbsenblüte mit dem bekannten Genotyp aa und der Phänotyp mit dominanter Merkmalsausprägung und dem unbekannten Genotyp die purpurfarbene Erbsenblüte.

Im folgenden Abschnitt werden wir an unserem Blütenbeispiel erklären, wie man das Ergebnis einer Rückkreuzung interpretieren kann.

Rückkreuzung – Beispiel

Wir haben bereits beschrieben, dass die weiße Blütenfarbe auf einen homozygot rezessiven Genotyp (aa) schließen lässt. Der Grund dafür ist, dass sich ein rezessives Allel nur dann im Phänotyp ausprägen kann, wenn es nicht in Kombination mit einem dominanten Allel im Genotyp zu finden ist.

Das ist auch der Grund, warum wir schlussfolgern können, dass der Genotyp der purpurfarbenen Blüte homozygot dominant (AA) oder heterozygot (Aa) sein muss. Denn in einem dominant-rezessiven Erbgang, wie er bei den Erbsenpflanzen vorliegt, setzt sich das dominante Allel (A) immer gegenüber dem rezessiven Allel (a) im Phänotyp durch. Durch die Dominanz des Allels A ist daher nicht sicher, welcher Genotyp vorliegt.

Um das herauszufinden, schreiben wir uns zwei Kreuzungsschemata auf. Diese zwei Schemata beruhen auf den zwei möglichen Genotypen der purpurfarbenen Blüte und dem bekannten Genotyp der weißen Blüte.

Kreuzt man die zwei Pflanzen mit den unterschiedlichen Blütenfarben miteinander, gibt es nun zwei Möglichkeiten:

• Liegt die dominante Merkmalsausprägung (purpurn) einem homozygot dominanten Genotyp (AA) zugrunde, können bei einer Kreuzung mit einem Individuum der rezessiven Merkmalsausprägung (weiß) ausschließlich purpurfarbene Phänotypen auftreten. Diese hätten alle den heterozygoten Genotyp Aa, bei dem sich das Allel A für die purpurne Farbe durchsetzt.

• Liegt der dominante Phänotyp einem heterozygoten Genotyp (Aa) zugrunde, können bei der Rückkreuzung mit einer Wahrscheinlichkeit von 50 % Pflanzen mit weißen Blüten und dem rezessiven Genotyp aa und mit einer Wahrscheinlichkeit von ebenso 50 % Pflanzen mit purpurfarbenen Blüten und dem heterozygoten Genotyp Aa herauskommen.

Wie kann man das Ergebnis der Rückkreuzung nun abschließend interpretieren?

Je nachdem welche Anzahl von Blüten einer Farbe du bei der Rückkreuzung erhältst, kannst du Rückschlüsse auf den Genotyp der Erbsenpflanze mit den purpurfarbenen Blüten ziehen. Sind alle Blüten der Nachkommenpflanze der Rückkreuzung purpurfarben, dann lag ein homozygot dominanter Genotyp vor. Hast du bei deiner Rückkreuzung Pflanzen mit weißen Blüten und Pflanzen mit purpurfarbenen Blüten im Verhältnis 1 : 1 erhalten? Dann lag ein heterozygoter Genotyp vor.

Rückkreuzung – Zusammenfassung

In diesem Text haben wir dir auf einfache Weise erklärt, was eine Rückkreuzung ist und warum man sie auch als Testkreuzung bezeichnet. Außerdem hast du gelernt, wie du eine Rückkreuzung interpretieren kannst und wie du das Kreuzungsschema dafür verwenden kannst. Im Anschluss an das Video und den Text kannst du dein Wissen in interaktiven Übungen überprüfen. Viel Spaß!