Грегор Мендель считается отцом современной генетики. Он был австрийским монахом, который работал с растениями гороха, чтобы объяснить, как дети наследуют черты своих родителей. Его работа стала основой того, как ученые понимают наследственность, и он широко считается пионером в области генетики.
Растения гороха и менделевская генетика
В знаменитых экспериментах Менделя с растениями гороха он намеренно перекрестно опылял растения гороха с явно разными характеристиками, чтобы выяснить некоторые важные факты о том, как потомство наследует черты своих родителей.
Эксперименты
Мендель измерил семь специфических характеристик растений гороха:
- Гладкие или морщинистые спелые семена
- Желтый или зеленый семенной белок
- Фиолетовый или белый цветок
- Надутый или сжатый спелый стручок
- Зеленые или желтые незрелые стручки
- Осевое или терминальное положение цветков
- Высокая или карликовая длина стебля
Что он обнаружил
Между 1856 и 1863 годами Мендель экспериментировал с Как выращивать горох , или горохом. Его эксперименты привели его к трем обобщениям:
- Потомство приобретает по одному наследственному фактору от каждого родителя. Это известно как закон сегрегации .
- Различные черты имеют равную возможность встречаться вместе. Это известно как закон независимого ассортимента , и сегодняшние ученые понимают, что он в значительной степени неточен. Некоторые гены на самом деле связаны друг с другом и чаще появляются вместе.
- Потомство унаследует доминантный признак и может унаследовать рецессивный признак только в том случае, если он унаследует оба рецессивных фактора. Это известно как закон доминирования .
Большинство ученых того времени отвергли работу Менделя. Это не было широко принято, пока он не умер. При его жизни большинство ученых считало, что потомство унаследовало черты путем смешения, то есть потомство унаследовало «усредненные» черты родителей.
Демонстрация менделевской генетики
Говорят, что Мендель проверил более 28 000 растений, чтобы прийти к такому выводу. Хотя объем его проекта, вероятно, нереалистичен для вас, вы можете изучать генетику, используя растения.
Кто Отец?
«Кто отец» — это эксперимент, в котором учащиеся будут экспериментировать с растениями, чтобы предсказать наблюдаемые признаки. Вы можете воссоздать эксперимент, используя Wisconsin Fast Plants® ( Brassica rapa ), которые разработаны специально для того, чтобы студенты могли использовать их для изучения генетики. Также они быстрее растут – полный жизненный цикл занимает 28-30 дней. Этот эксперимент займет около шести недель ежедневных наблюдений. Он лучше всего подходит для учащихся старших классов средней или старшей школы, которые изучают генетику.
Материалы
- Wisconsin Fast Plants ® Seed, не фиолетовый стебель, голый (упаковка из 200 шт.)
- Семена Wisconsin Fast Plants®, желто-зеленые листья (упаковка из 200 шт.)
- Семена Wisconsin Fast Plants®, стебель не пурпурный, лист желто-зеленый (упаковка 200 шт.)
- Горшечная смесь
- Гранулы медленного высвобождения удобрений
- Самодельная люминесцентная система освещения или покупная система освещения
- Самодельная система выращивания (в качестве альтернативы можно приобрести систему полива )
- Этикетки для растений
- Ставки и связи
- Ватные палочки или пчелиные палочки (нужно всего несколько штук)
инструкции
- Сначала постройте системы освещения и полива. Wisconsin Fast Plants® нуждается в постоянном флуоресцентном освещении и непрерывной подаче удобрений и воды. Вы можете создать их самодельные версии или приобрести готовые наборы через Carolina Biological. Оба варианта связаны выше в списке материалов.
- Посадите семена (вам не нужно использовать их все) в соответствии с инструкциями по выращиванию . Вам нужно начать с посадки нефиолетовых семян с желто-зелеными листьями (это будет называться потомством первого поколения, или O1). Также посадите нефиолетовые семена без волосков. (Эти семена являются материнскими семенами, обозначаемыми как P1). Убедитесь, что вы маркируете, что есть что!
- Примерно через четыре-семь дней ваши растения должны вырасти. Наблюдайте за цветом стеблей и листьев обоих наборов растений и записывайте свои наблюдения в лабораторную тетрадь. Лучший способ количественно оценить ваши наблюдения — это подсчитать фенотипы (подсчитать количество растений с нефиолетовыми стеблями, количество растений с желто-зелеными листьями и т. д.).
- Откажитесь от материнских растений, но сохраните потомство.
- Напишите гипотезу о том, как растения-потомки унаследовали наблюдаемые генетические признаки. Например, если вы заметите, что у большинства ваших потомков стебли не фиолетовые, а листья желтые, вы можете определить их как доминантные признаки. Если вы заметите, что некоторые из ваших потомков имеют пурпурные стебли и зеленые листья, вы можете предположить, что это рецессивные признаки. На основе своих наблюдений сформулируйте проверяемую гипотезу. Вы захотите попытаться угадать цвет стебля и листьев родительского растения, основываясь на своей гипотезе.
- Перемешайте растения с помощью пчелиной палочки или ватной палочки. Для этого аккуратно поменяйте пчелиную палочку на одном растении, убедившись, что на растении есть пыльца, а затем поделитесь ею с другим растением. Сделайте это несколько раз, чтобы убедиться, что каждое растение получает пыльцу от нескольких других растений, как с похожими, так и с разными наблюдаемыми признаками. Делайте это один раз в день в течение трех дней.
- По истечении трех дней срежьте все цветочные почки, которые не были опылены.
- Прекратите поливать растения и дайте им высохнуть.
- Соберите семена и пересадите их, по сути, начав процесс заново. Эти семена представляют собой второе поколение потомства, или O2.
- Сделайте наблюдения о цвете стеблей и листьев растений следующего поколения. Считаете ли вы свою гипотезу верной?
- Посадите семена желто-зеленых листьев. Они будут известны как «отец» или P2.
- Через несколько дней понаблюдайте за цветом стеблей и листьев растений P2. Подтверждают ли ваши наблюдения вашу гипотезу?
Видео направления
В этом видео показано, как проводить генетические лаборатории, и оно поможет вам разобраться с процедурой изучения генетики ваших растений.
Онлайн-лаборатории
Стоит отметить, что если выращивание гороха и изготовление самодельных устройств — это немного больше, чем вы рассчитывали, в Интернете есть несколько отличных интерактивных лабораторий.
Горох Менделя
Эта онлайн-лаборатория является копией экспериментов Менделя с горохом. В лаборатории есть удобное меню, поэтому вы можете изучить лабораторию, прежде чем что-либо делать. Лаборатория проведет вас через различные этапы, включая посадку гороха, наблюдение за его особенностями, а затем перекрестное опыление первых выращенных вами растений. Это именно то, что Мендель сделал, чтобы студенты могли почувствовать утомительный процесс, через который он прошел, чтобы прийти к своим наблюдениям.
Гороховый суп
Хотя графически это не так увлекательно, гороховый суп — это еще один онлайн-вариант, который помогает учащимся наблюдать за двумя чертами растений гороха. Чтобы начать, вы нажимаете кнопку «Начать эксперимент». Затем вы попадаете на страницу, где вы можете выбрать «спаривание» двух разных горошин. Их генотипы написаны для вас. Затем на странице будут показаны все варианты, доступные для выбранных вами «родителей». Страница перемещается быстро, и вы можете пропустить ее, если не будете все записывать.
Генетика STAR Массачусетского технологического института
Лаборатория STAR Genetics Массачусетского технологического института — это своего рода загружаемая «игра», в которой студенты могут смешивать и сопоставлять генотипы различных видов, включая растения гороха, плодовых мушек и даже коров. Программа лучше всего подходит для старшеклассников, которые хорошо понимают биологию.
Генетика — это весело
Изучаете ли вы растения гороха или плодовых мушек, или просто идете домой и наблюдаете за чертами своих родителей и пытаетесь выяснить, как вы получили свои собственные, изучение генетики может быть очень увлекательным. В то время как современная генетика выявляет несколько вещей, в которых Мендель ошибся, его теории по-прежнему применимы там, где черты не связаны и не подвержены влиянию других факторов.