Mendelsche Regeln

MENDEL untersuchte in seinen Kreuzungsexperimenten nicht nur das Merkmal Farbe bei Erbsensamen (grün und gelb), sondern auch verschiedene Samenformen (rund bzw. runzlig), unterschiedliche Sprossachsenabschnitte (kurz bzw. lang) sowie verschiedene Formen und Farben der Früchte (Hülsen). MENDELs Beobachtungen und Ergebnisse der Kreuzungsexperimente werden in den mendelschen Regeln zusammengefasst.

Grundbegriffe zum Verständnis der mendelschen Regeln
Der Genotyp (Erbbild) ist die Gesamtheit der Erbanlagen eines Organismus. Der Phänotyp (Erscheinungsbild) ist das sich aus der Gesamtheit der Merkmale ergebende äußere Erscheinungsbild eines Organismus. Er entsteht im Ergebnis des Zusammenwirkens von Erbanlagen (Genotyp) mit der Umwelt.

Ein Gen ist ein Abschnitt auf den Chromosomen, der für die Ausbildung eines Merkmals verantwortlich ist.

Jedes Gen existiert in zwei Allelen.

Dominant (lat. dominare = herrschen): Ein Allel ist stärker an der Ausbildung eines Merkmals beteiligt als das andere. Das Merkmal bestimmende Allel ist dominant.

Rezessiv (lat. recedere = zurücktreten): Das Merkmal unterlegene (unterdrückte) Allel wird als rezessiv bezeichnet.

Kennzeichnung des homozygoten Gens für rote Blütenfarbe
Gen: rote Blütenfarbe (phänotypisch sichtbar)
R: mütterliches Allel für rote Blütenfarbe
R: väterliches Allel für rote Blütenfarbe

Kennzeichnung des heterozygoten Gens für rote Blütenfarbe
Gen: rote Blütenfarbe (phänotypisch sichtbar)
w: mütterliches Allel für weiße Blütenfarbe (rezessiv)
R: väterliches Allel für rote Blütenfarbe (dominant)

Die Erbgänge können in einem Kreuzungsschema dargestellt werden.

Symbole für die Darstellung von Erbgängen:
P = Elterngeneration (Parentalgeneration)
= 1. Tochtergeneration (Filialgeneration)
= 2. Tochtergeneration
x = Kreuzung von 2 Individuen

großer Buchstabe = dominantes (Merkmal bestimmendes) Allel
kleiner Buchstabe = rezessives (Merkmal unterlegenes) Allel

Es werden Erbgänge mit dominant-rezessiver Merkmalsausbildung (dominant-rezessiver Erbgang) und Erbgänge (intermediärer Erbgang) mit intermediärer Merkmalsausbildung unterschieden.

Eine dominant-rezessive Merkmalsausbildung liegt vor, wenn bei Individuen das dominante Allel eines Gens allein die Ausprägung des Erscheinungsbilds (Phänotyps) bestimmt.

Eine intermediäre Merkmalsausbildung liegt vor, wenn bei Individuen beide Allele eines Gens gleichwertig an der Ausprägung des Erscheinungsbilds beteiligt sind. Dieses liegt zwischen den beiden elterlichen Erscheinungsbildern.

1. mendelsche Regel
MENDEL kreuzte grünsamige Erbsenpflanzen mit gelbsamigen Erbsenpflanzen. Alle Erbsenpflanzen in der 1. Tochtergeneration (-Generation) hatten in ihren Hülsen nur gelbe Samen. Sie sahen also gleich (uniform) aus. Die 1. mendelsche Regel wird deshalb Uniformitätsregel genannt.

Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die in einem Merkmal unterschiedlich, aber jeweils reinerbig sind, so sind die Nachkommen in der 1. Tochtergeneration ( -Generation) in diesem Merkmal alle gleich (Uniformitätsgesetz). Das gilt auch bei umgekehrter (reziproker) Kreuzung.

Die Ergebnisse von Kreuzungsexperimenten sowie die Erbgänge können in einem Kreuzungsschema dargestellt werden.

2. mendelsche Regel
MENDEL kreuzte die mischerbigen Nachkommen der 1. Tochtergeneration (-Generation) und untersuchte das Aussehen der Nachkommen in der 2. Tochtergeneration (-Generation). Auch hierbei stellte er gesetzmäßige Ergebnisse fest, die in einer 2. mendelschen Regel zusammengefasst wurden.

Die beiden Ausprägungen der Merkmale der mischerbigen 1. Tochtergeneration spalten sich in der 2. Tochtergeneration in einem bestimmten Zahlenverhältnis auf. Die Regel wurde deshalb Spaltungsregel genannt.

Kreuzt man die Individuen der -Generation miteinander, so spalten sich die Nachkommen in der -Generation in Bezug auf die Merkmale der Eltern nach festen Zahlenverhältnissen auf. Beim dominant-rezessiven Erbgang erfolgt die Aufspaltung im Verhältnis 3 : 1 (Spaltungsgesetz).

Beim dominant-rezessiven Erbgang erfolgt beispielsweise die Aufspaltung in der -Generation im Genotyp im Verhältnis 1 : 2 : 1 sowie im Phänotyp im Verhältnis 3 : 1.

MENDEL kreuzte auch Erbsensorten, die sich in zwei Merkmalspaaren, nämlich Samenfarbe (gelb/grün) und Samenform (rund/runzlig), voneinander unterschieden. Die Eltern hatten nur gelbe, runde und grüne, runzlige Samen. In der -Generation fand er nur gelbe, runde Samen. Damit bestätigte sich die Uniformitätsregel. In der -Generation erhielt er 556 Samen, von denen 315 gelb und rund, 101 gelb und runzlig, 108 grün und rund und 32 grün und runzlig waren. Das bedeutet ein Spaltungsverhältnis aller möglichen Phänotypen von 9 : 3 : 3 : 1 und für jedes Merkmal selbst betrachtet wieder von 3 : 1.

Um seine Ergebnisse zu überprüfen und abzusichern, dass die Eltern auch reinerbig sind, führte MENDEL wiederum Rückkreuzungen durch. Die Rückkreuzung ergab bei Reinerbigkeit des Elters wiederum ein durchschnittliches Zahlenverhältnis von
1 : 1.

3. mendelsche Regel
Betrachtet man das Kombinationsquadrat, so fällt auf, dass Erbsen entstanden sind, deren Merkmalskombinationen weder in der Elterngeneration noch in der 1. Tochtergeneration auftraten, nämlich gelb und runzlig sowie grün und rund. Die Erbanlagen (Gene) müssen also neu kombiniert und unabhängig voneinander vererbt worden sein. Aus diesem Grund wird die 3. mendelsche Regel auch als Unabhängigkeitsregel oder Regel von der Neukombination der Gene bezeichnet.

Werden zwei reinerbige Eltern gekreuzt, die sich in mehreren Merkmalen unterscheiden, so werden die Erbanlagen (Gene) frei kombiniert und unabhängig voneinander vererbt. In der -Generation treten sämtliche Merkmalskombinationen der Elterngeneration auf. Es können reinerbige Individuen mit neu kombinierten Erbanlagen entstehen.

Die Gültigkeit der 3. mendelschen Regel wird immer dann eingeschränkt, wenn die bei der Kreuzung betrachteten Anlagen für bestimmte Merkmale auf demselben Chromosom liegen, also Kopplungsgruppen bilden. In diesen Fällen können die Anlagen nicht unabhängig voneinander weitergegeben werden.