WAS IST EPISTASE? (MIT BEISPIELEN) - BIOLOGIE - 2025

Die Epistase , die Genetik, ist die Untersuchung der Interaktion zwischen verschiedenen Genen, die für denselben Charakter kodieren. Das heißt, es ist die Manifestation eines Merkmals, das sich aus der Interaktion zwischen Allelen von Genen an verschiedenen Orten ergibt.

Wenn wir über die Beziehungen sprechen, die Allele desselben Gens herstellen, beziehen wir uns auf allelische Beziehungen. Das heißt, Allele desselben Ortes oder allelomorphe Allele. Dies sind die bekannten Wechselwirkungen von vollständiger Dominanz, unvollständiger Dominanz, Codominanz und Letalität zwischen Allelen desselben Gens.

Das Gen für Kahlheit ist epistatisch für Menschen mit roten oder blonden Haaren. Thomas Shafee von Wikimedia Commons

In den Beziehungen zwischen Allelen verschiedener Loci sprechen wir im Gegenteil von nicht allelomorphen Allelen. Dies sind die sogenannten Geninteraktionen, die alle in irgendeiner Weise epistatisch sind.

Mit Epistasis können wir analysieren, ob die Expression eines Gens die Expression eines anderen Gens bestimmt. In einem solchen Fall wäre ein solches Gen beim zweiten epistatisch; der zweite wäre beim ersten hypostatisch. Die Analyse der Epistase ermöglicht es auch, die Reihenfolge zu bestimmen, in der die Gene, die denselben Phänotyp definieren, wirken.

Die einfachste Epistase analysiert, wie zwei verschiedene Gene interagieren, um denselben Phänotyp zu verleihen. Aber offensichtlich können es viel mehr Gene sein.

Für die Analyse der einfachen Epistase werden wir uns auf die Variationen der Proportionen der klassischen Dihybridkreuze stützen. Das heißt, zu den Modifikationen des Verhältnisses 9: 3: 3: 1 und zu sich selbst.

Das klassische phänotypische Verhältnis 9: 3: 3: 1

Dieser Anteil ergibt sich aus der Kombination der Vererbungsanalyse zweier verschiedener Zeichen. Das heißt, es ist das Produkt der Kombination zweier unabhängiger phänotypischer Segregationen (3: 1) X (3: 1).

Wenn Mendel zum Beispiel die Pflanzengröße oder die Samenfarbe analysierte, trennte jedes Zeichen 3 zu 1. Wenn er sie zusammen analysierte, trennten sie sich, selbst wenn es sich um zwei verschiedene Zeichen handelte, jeweils 3 zu 1. Das heißt, sie wurden unabhängig voneinander verteilt.

Wenn Mendel die Zeichen jedoch paarweise analysierte, ergaben sich die bekannten phänotypischen Klassen 9, 3, 3 und 1. Diese Klassen waren jedoch Summen von zwei verschiedenen Zeichen. Und niemals beeinflusste keiner der Charaktere, wie sich der andere manifestierte.

Gameten und Proportionen in einer Kreuzung zweier Gene. Entnommen aus m.wikipedia.org

Abweichungen, die nicht so sind

Der vorherige war die Erklärung des klassischen Mendelschen Anteils. Daher handelt es sich nicht um eine Epistase. Epistasis untersucht die Fälle der Vererbung desselben Charakters, die von mehreren Genen bestimmt werden.

Der vorherige Fall oder Mendels zweites Gesetz bestand aus der Vererbung zweier verschiedener Charaktere. Die später erläuterten sind echte epistatische Proportionen und betreffen nur nicht allelomorphe Allele.

Das Verhältnis 9: 3: 3: 1 (doppelt dominante Epistase)

Dieser Fall liegt vor, wenn derselbe Charakter vier verschiedene phänotypische Manifestationen im Verhältnis 9: 3: 3: 1 aufweist. Daher kann es keine allelische (monogene) Wechselwirkung wie die sein, die zum Auftreten von vier verschiedenen Blutgruppen im ABO-System führt.

Nehmen wir als Beispiel die Kreuzung zwischen einem heterozygoten Individuum mit Blut vom Typ A und einem heterozygoten Individuum mit Blut vom Typ B, dh dem Kreuz I ^A i XI ^B i. Dies würde uns ein Verhältnis von 1: 1: 1: 1 von Individuen I ^A i (Typ A), I ^A I ^B (Typ AB), I ^B i (Typ B) und ii (Typ O) geben.

Im Gegenteil, eine wahrhaft dominante doppelte epistatische Beziehung (9: 3: 3: 1) wird in Form des Hahnkamms beobachtet. Es gibt vier phänotypische Klassen, jedoch im Verhältnis 9: 3: 3: 1.

Zwei Gene sind an seiner Bestimmung und Manifestation beteiligt, nennen wir sie R und P. Unabhängig davon zeigen die R- und P-Allele eine vollständige Dominanz gegenüber den r- bzw. p-Allelen.

Aus dem RrPp X RrPp-Kreuz können wir die phänotypischen Klassen 9 R_P_, 3 R_pp, 3 rrP_ und 1 rrpp erhalten. Das Symbol "_" bedeutet, dass dieses Allel dominant oder rezessiv sein kann. Der zugehörige Phänotyp bleibt gleich.

Klasse 9 R_P_ wird durch Hähne mit Walnusskämmen dargestellt, 3 R_pp durch Hähne mit Rosenkamm. Hähne mit Erbsenhaube wären Klasse 3 rrP_; diejenigen der rrpp-Klasse haben ein einziges Wappen.

Hahnenkamm mehrmals genetisch analysiert. Entnommen aus maxpixel.net

Bei der doppelt dominanten Epistase ergibt sich jede Klasse 3 aus dem Dominanzeffekt des R- oder P-Gens. Klasse 9 wird durch diejenige dargestellt, in der sich sowohl R- als auch P-dominante Allele manifestieren. Schließlich fehlen in Klasse 1 rrpp die Allele. dominant beider Gene.

Das 15: 1-Verhältnis (doppelte Genwirkung)

Bei dieser epistatischen Interaktion unterdrückt ein Gen nicht die Manifestation eines anderen. Im Gegenteil, beide Gene kodieren für die Manifestation des gleichen Merkmals, jedoch ohne additive Wirkung.

Das Vorhandensein mindestens eines dominanten Allels eines der beiden Gene aus verschiedenen Loci ermöglicht daher die Manifestation des Merkmals in Klasse 15. Das Fehlen dominanter Allele (die doppelt rezessive Klasse) bestimmt den Phänotyp von Klasse 1.

Die Produkte der A- und / oder B-Gene sind an der Manifestation der Farbe des Weizenkorns beteiligt. Das heißt, eines dieser Produkte (oder beide) kann zu einer biochemischen Reaktion führen, die den Vorläufer in ein Pigment umwandelt.

Die einzige Klasse, die keine von ihnen hervorbringt, ist Klasse 1 aabb. Daher produzieren die Klassen 9 A_B_, 3 A_bb und 3 aaB_ pigmentierte Körner und die verbleibende Minderheit nicht.

Das 13: 3-Verhältnis (dominante Unterdrückung)

Hier finden wir einen Fall einer dominanten Deletion eines Gens (hypostatisch) aufgrund des Vorhandenseins mindestens eines dominanten Allels des anderen (epistatisch). Das heißt, formal unterdrückt ein Gen die Wirkung des anderen.

Wenn es die dominante Unterdrückung von D über K ist, hätten wir den gleichen Phänotyp, der mit den Klassen 9 D_K_, 3 D_kk und 1 ddkk assoziiert ist. Klasse 3 ddK_ wäre die einzige, die das nicht unterdrückte Merkmal zeigt.

Die doppelt rezessive Klasse wird zu den Klassen 9 D_K_ und 3 D_kk hinzugefügt, weil sie nicht das produziert, wofür das hypostatische Gen K kodiert. Nicht weil es durch D unterdrückt wird, was auf keinen Fall der Fall ist, sondern weil es kein K produziert.

Dieses Verhältnis wird manchmal auch als dominante und rezessive Epistase bezeichnet. Die dominante ist die von K über D / d. Die rezessive Epistase wäre die von dd über K / k.

Zum Beispiel verdanken Primelblüten ihre Farbe der Manifestation zweier Gene. Das K-Gen, das für die Produktion des Pigments Malvidin kodiert, und das D-Gen, das für die Unterdrückung von Malvidin kodiert.

Nur ddKK- oder ddKk-Pflanzen (dh Klasse 3 ddK_) produzieren Malvidin und haben eine blaue Farbe. Jeder andere Genotyp bringt Pflanzen mit türkisfarbenen Blüten hervor.

Das 9: 7-Verhältnis (doppelte rezessive Epistase)

In diesem Fall ist das Vorhandensein mindestens eines dominanten Allels jedes Gens im Paar erforderlich, damit sich der Charakter manifestiert. Nehmen wir an, es sind die C- und P-Gene. Das heißt, der homozygote rezessive Zustand eines der Gene des Paares (cc oder pp) macht die Manifestation des Charakters unmöglich.

Mit anderen Worten, nur Klasse 9 C_P_ hat mindestens ein dominantes C-Allel und ein dominantes P-Allel. Damit sich das Merkmal manifestieren kann, müssen die funktionellen Produkte der beiden Gene vorhanden sein.

Diese Wechselwirkung ist epistatisch, weil die fehlende Expression eines Gens die Manifestation des anderen Gens verhindert. Es ist doppelt, weil das Gegenteil auch wahr ist.

Ein klassisches Beispiel, das diesen Fall veranschaulicht, sind die Erbsenblüten. CCpp-Pflanzen und ccPP-Pflanzen haben weiße Blüten. Die CcPp-Hybriden der Kreuze zwischen ihnen haben lila Blüten.

Wenn zwei dieser Dihybridpflanzen gekreuzt werden, erhalten wir Klasse 9 C-P_, die violette Blüten haben. Die Klassen 3 C_pp, 3 ccP_ und ccpp sind weiße Blüten.

Das Studium der Vererbung der Farbe der Blüten hat viel zum Verständnis der Epistase beigetragen. Entnommen aus maxpixel.net

Andere epistatische phänotypische Verhältnisse

Aus dem in Mendels zweitem Gesetz vorgeschlagenen Verhältnis ergeben sich weitere zusätzliche Fälle, die erwähnt werden sollten.

Wir nennen die modifizierte rezessive Epistase im Verhältnis 9: 4: 3 aus gutem Grund. Wenn ein Gen homozygot für das rezessive Gen ist, verhindert es die Expression des anderen Gens - selbst wenn es dominant ist.

Nehmen wir als Beispiel die rezessive Epistase des Genotyps aa gegenüber der des Gens B. Klasse 9 ist die bereits erkannte 9 A_B_. Für Klasse 4 muss Klasse 1 aabb mit demselben Phänotyp hinzugefügt werden wie Klasse 3 aaB_. Klasse 3 wäre die der Klasse 3 A_bb.

Bei der epistatischen Interaktion duplizierter Gene beträgt das beobachtete phänotypische Verhältnis 9: 6: 1. Alle Individuen der Klasse 9 A_B_ haben mindestens ein Allel jedes A- oder B-Gens. Sie haben alle den gleichen Phänotyp.

Im Gegenteil, in den Klassen 3 A_bb und 3 aaBb gibt es nur dominante Allele von A oder B. In diesem Fall gibt es auch einen einzigen und denselben Phänotyp - aber verschieden von den anderen. Schließlich ist in Klasse 1 aabb kein dominantes Allel eines der Gene vorhanden und repräsentiert einen anderen Phänotyp.

Die vielleicht verwirrendste Klasse ist die dominante Epistase, die das phänotypische Verhältnis 12: 3: 1 zeigt. Hier bewirkt die Dominanz von A (epistatisch) gegenüber B (hypostatisch), dass Klasse 9 A-B_ der Klasse 3 A_bb beitritt.

Der Phänotyp von B manifestiert sich nur, wenn A in Klasse 3 aaB_ nicht vorhanden ist. Die doppelt rezessive Klasse 1 aabb zeigt weder den Phänotyp, der mit dem A / a-Gen noch mit dem B / b-Gen assoziiert ist.

Andere epistatische phänotypische Verhältnisse, die keinen bestimmten Namen haben, sind 7: 6: 3, 3: 6: 3: 4 und 11: 5.

Verweise

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