ert - genetikk

Pisum sativum blomster av . CC BY 2.0
Pisum sativum frukt av . CC BY 2.0

Erter har spilt en sentral rolle i vår forståelse av genetikk. Den moderne arvelæren startet i 1866 da munken Gregor Mendel publiserte sine krysningsforsøk. Fra sine førsøk utledet Mendel egne lover om arv.

Valget av hageerter (Pisum sativum) som forsøksmateriale var meget gunstig, på grunn av en rekke egenskaper hageertene har.

Dette gjorde det lett å kontrollere hvem som var foreldre og avkom for plantene som ble undersøkt.

  • Ertene har en rekke egenskaper som er enten-eller, og dermed lettere å telle enn kontinuerlig varierende trekk.
  • Det fantes mange konstante varieteter av erter.

Dette gjorde det lettere å måle og telle trekkene, og å være sikker på at resultatene skyldtes arv og krysninger, ikke for eksempel miljøet.

Egenskapene Mendel undersøkte var:

  • belgenes form
  • belgenes farge
  • ertenes form
  • ertenes farge
  • blomstenes farge
  • blomstenes plassering endestilt eller aksialt
  • høyden på plantene

Arv av egenskaper som ikke synes

Mendel gjorde krysninger av de ulike varietetene med ulike egenskaper for å se hvilke egenskaper neste generasjon fikk. Mendel utførte mange ulike typer krysninger på ertene.

Da han brukte høye og lave planter som foreldregenerasjon (parentalgenerasjon, P) i krysning, ble alle avkommene (hybridene) (F1) høye. For å lage neste generasjon, ble de høye plantene naturlig selvpollinert, og ertene fra disse plantene ble sådd på nytt. Denne generasjonen (F2) ga om lag 3/4 lange erteplanter og 1/4 korte erteplanter, i forholdet 3:1. Mendel var dermed overbevist om at avkommet etter første krysning inneholdt enheter for egenskapen korte erteplanter, selv om alle var lange, og at disse enhetene kunne nedarves.

Mendels eksperimenter antydet at organismene både hadde arvemateriale (senere kalt gener) for egenskaper som kommer til uttrykk (fenotype), og for egenskaper som ikke nødvendigvis kommer til uttrykk (genotype).

Vi kan idag forklare fordelingen av ertenes trekk ut fra kunnskapen om dominante og recessive alleler (genutgaver) og genenes plassering på kromosomer.

Forholdstall mellom trekkene

Monohybrid krysning av gule og grønne erter. Stor bokstav angir dominante trekk, liten bokstav angir recessive trekk. Sirkler med «hale» symboliserer hannlige kjønnsceller, sirkler uten «hale» symboliserer eggceller.

Genetikk av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

Mendel talte også hvor mange fra hver generasjon som utviste ulike trekk. Da fant han at det var faste forholdstall for hvor mange erter som hadde visse egenskaper, avhengig av om man krysset med tanke på ett eller flere trekk, og avhengig av hvilke trekk som er dominante.

Hos ertene er gul farge er dominant over grønn. Det gule trekket angis med stor G, og det grønne med liten g. En gul fenotyp har en genotype med allelkombinasjon GG eller Gg.

Arveanleggene fordeles likt på hannlige og hunnlige kjønnsceller når kromosomene fordeles til kjønnscellene ved celledeling.

En krysning der foreldrene er like unntatt i en egenskap kalles en monohybrid krysning. En krysning der foreldrene er like unntatt i to egenskaper kalles en dihybrid krysning.

Slike krysninger vil gi omtrent samme forholdstall mellom avkommets trekk hver gang. Disse forholdstallene kan avdekke om trekkene er dominante eller recessive.

Krysning av gule og grønne erter

Kjønnscellene i planter med konstant gule erter (GG) og konstant grønne (gg) vil henholdsvis inneholde enten allelet G eller g. Krysser man slike planter vil alle zygoter etter krysningen, F1-generasjonen, være av formen Gg. Alle disse har da gul fenotype.

Selvpollinering blant F1- generasjonen vil gi en F2-generasjon med gule og grønne erter i forholdet 3:1, som er forholdstallet ved en monohybrid krysning. Ertene vil være fordelt på allelkombinasjonene GG, Gg, Gg, gg, der de tre med stor G tilstede gir gule erter, og gg gir grønn.

Krysning av runde og rynkete erter

På samme måte vil en krysning mellom planter med runde erter (RR) med planter med rynkete erter (rr) gi en F1-generasjon med bare runde erter (Rr). Karakteren runde erter er dominant over rynkete erter.

Plantene i F1-generasjonen kan ved selvbefruktning lage en ny generasjon (F2), og nå dukker runde og rynkete erter opp i forholdet 3:1.

Dihybrid krysning

Dihybrid krysning av erter som er ulike i to trekk: farge og form. Foreldregenerasjonen har gule eller grønne, og glatte eller runde erter. Stor bokstav angir dominante trekk, liten bokstav angir recessive trekk. Sirkler med «hale» symboliserer hannlige kjønnsceller, sirkler uten «hale» symboliserer eggceller.

Genetikk av /Store norske leksikon ※. Gjengitt med tillatelse

I en dihybrid krysning undersøker man nedarving to forskjellige karakterer kodet av to ulenkete gener for eksempel fargekarakterene grønne eller gule erter, og formkarakterene runde eller rynkete erter.

Forholdstallet for utseendet til avkommet i en dihybrid krysning er 9:3:3:1. For ertene gir dette 9 gule og glatte erter, 3 gule og rynkete, 3 grønne og glatte, og 1 grønn og rynkete.

Avvikende krysningstall

Man kan også foreta en trihybrid krysning, eller krysninger som involverer flere trekk. Da blir forholdstallene mer og mer komplekse. Det finnes genetiske fenomener som gjør at forholdstallene ikke blir akkurat slik de burde etter prinsippene om dominans, se krysning.

Ertenes egenskaper og genetikk

De ulike egenskapene Mendel undersøkte skyldes ulike proteiner som har roller i plantecellenes liv. Gener styrer hvilke proteiner som finnes i cellene gjennom at de oversettes til proteiner gjennom proteinsyntesen. Dersom et gen har en mutasjon som gjør at et protein ikke dannes som det skal, kan det for eksempel føre til en annen variant av planten, enten i plantens høyde, eller farge eller form på erten.

GULE OG GRØNNE ERTER

Grønnfargen skyldes klorofyll og gulfargen karotenoider. Når ertene utvikles i belgen er de grønne, men ved modning, når ertene og belgen tørker ut, vil klorofyll vanligvis brytes ned av enzymer.

Grønne erter skyldes at det har skjedd en innsetting av en liten DNA-sekvens, i genet som koder for et enzym som deltar i nedbrytning av klorofyll, og ertene forblir dermed grønne. Den samme mekanismen gjelder fargen på den modene belgen, gul eller grønn. Også for mange andre planter har man genutgaver som gir stay green-mutanter, som forblir grønne under modning og visning.

RYNKETE ERTER

Erter fyller frøbladene med store mengder stivelse som blir brukt som opplagsnæring for den unge kimplanten. Stivelse er satt sammen av glukose, og består av amylose og amylopektin. Rynkete erter mangler et enzym som deltar i greining av stivelsesmolekylene i amylopektin.

Frøformen rynkete erter skyldes at genutgaven (r) har fått innsatt et lite stykke DNA i form av et transposon, en innsetting som gir et gitt et defekt recessivt allel som gir dårligere evne til å lage stivelse. Siden de dobbeltrecessive plantene (homozygot rr) får dårligere evne til å lage stivelse fylles ertene istedet med mer sukrose. Sukrose og andre sukker virker, i motsetning til stivelse, meget osmotisk aktivt og tiltrekker seg vann.

I det siste stadiet i frøutviklingen tørker frøet ut, og siden rr frø inneholder større mengder vann vil dette gi mer rynkete frø når de tørker, sammenlignet med erter om inneholder det dominante allelet (R).

Hos maishybrider opptrer det samme fenomenet hvor rynkete maisfrø gir sukkermais med et høyt sukkerinnhold.

Effekt på andre egenskaper

Erteplanter med genutgavene rr har også mindre mengde av lagringsproteinet legumin og høyere fettinnhold enn frø fra RR (homozygot dominant) plantene. Disse forskjellene er pleiotrope egenskaper til r allelet, som betyr at en enkel forandring eller mutasjon i et gen kan påvirke flere fenotypeffekter.

Denne effekten skyldes at enkelte gener nedarves som en samlet gruppe, fordi de ligger nær hverandre på kromosomene. Slik samlet nedarving kalles lenkegrupper, og kan forklare hvorfor noen arveegenskaper ikke følger Mendels lover for uavhengig sortering.

LANGE OG KORTE ERTEPLANTER

Plantehormonet gibberellin deltar i strekning av planter. Gibberellin blir laget i en lang biosyntesevei med mange enzymatiske trinn. Hvis et gen har mistet evnen til å lage et enzym som er nødvendig for biosyntesen vil planten lage mindre gibberellin og blir kortere.

Høye erteplanter med lange stengler blir kodet av en dominant genutgave (LE). Hos korte erteplanter, dvergplanter med korte stengeler, har det i den vikende genutgaven (le) skjedd et bytte av en base i DNA-et (G→A, en enkeltbasesubstitusjon) i genet som koder for enzymet gibberellin oksidase. Dette enzymet deltar i i biosynteseveien for plantehormonet GA1. GA1 er et gibberellin som gir strekning av celler og økt lengdevekst, og mangel på GA1 gir korte erteplanter.

Genet LE hører også med til en lenkegruppe.

HVITE OG PURPURFARGETE BLOMSTER

Rød, blå eller fiolett farge på blomster skyldes vanligvis en type flavonoider kalt anthocyaniner i vakuolene i plantecellene. Anthocyaninene blir laget i en lang kjede med biokjemiske reaksjoner, som starter fra aminosyren fenylalanin, og hvert trinn blir katalysert av et enzym.

Hvis et gen som koder for et enzym i kjeden har en mutasjon som gjør at det ikke virker, mister planten evnen til å lage fargede anthocyaniner, og får derved hvite blomster. For hvite erteblomster gjelder dette enzymet chalkon syntase, som også gir fargeløst frøskall.

BELGFORM OG PLASSERING AV BLOMSTEN

For egenskapene flattrykt og sammentrykt belg, samt blomstenes plassering på plantene, kjenner man til hvilke gener som deltar, men det er ukjent hvilke proteiner de koder for. Generelt skjer det et stort vitenskapelig arbeid med å identifisere gener som bestemmer form og utseende.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg