Грегор Мендель считается отцом современной генетики. Он был австрийским монахом, который работал с растениями гороха, чтобы объяснить, как дети наследуют особенности своих родителей. Его работа стала основой того, как ученые понимают наследственность, и он широко считается пионером в области генетики.
Горох и менделевская генетика
В знаменитых экспериментах Менделя с горохом он намеренно перекрестно опылял растения гороха с явно разными характеристиками, чтобы открыть некоторые важные вещи о том, как потомство наследует признаки от своих родителей.
Эксперименты
Мендель измерил семь специфических характеристик растений гороха:
- Гладкое или морщинистое спелое семя
- Жёлтый или зелёный белок семян
- Фиолетовый или белый цветок
- Надутый или суженный спелый стручок
- Зеленые или желтые незрелые стручки
- Аксиальное или терминальное расположение цветков
- Высокий или карликовый стебель
Что он обнаружил
Между 1856 и 1863 годами Мендель экспериментировал с видами Pisum sativum, или гороха. 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 проявиться вместе. Это известно как закон независимого ассортимента, и современные ученые понимают, что это во многом неточно. Некоторые гены на самом деле связаны друг с другом и чаще появляются вместе.
- Потомство унаследует доминантный признак и сможет унаследовать рецессивный признак только в том случае, если он унаследует оба рецессивных фактора. Это известно как закон доминирования.
Большинство учёных того времени отвергли работу Менделя. Это не было широко принято до тех пор, пока он не умер. При его жизни большинство ученых считали, что потомство унаследовало черты путем смешения, то есть потомство унаследовало «среднее» количество черт родителей.
Демонстрация менделевской генетики
Говорят, что Мендель протестировал более 28 000 растений, чтобы прийти к такому выводу. Хотя масштаб его проекта, вероятно, нереально воссоздать, 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. Они также растут быстрее – полный жизненный цикл занимает 28-30 дней. Этот эксперимент займет примерно шесть недель ежедневных наблюдений. Он лучше всего подходит для старшеклассников средней или старшей школы, изучающих генетику.
Материалы
- Семена Wisconsin Fast Plants®, нефиолетовый стебель, безволосые (упаковка из 200 шт.)
- Семена Wisconsin Fast Plants®, желто-зеленые листья (200 шт. в упаковке)
- Семена Wisconsin Fast Plants®, нефиолетовый стебель, желто-зеленые листья (200 шт. в упаковке)
- Почвенная смесь
- Гралеты медленнодействующих удобрений
- Самодельная люминесцентная система освещения или покупная система освещения
- Самодельная система выращивания (как вариант можно приобрести систему полива)
- Этикетки для растений
- Ставки и ничьи
- Ватные палочки или пчелиные палочки (вам понадобится всего несколько штук)
Инструкции
- Сначала постройте системы освещения и полива. Wisconsin Fast Plants® нуждается в постоянном флуоресцентном освещении и постоянной подаче удобрений и воды. Вы можете либо создать их самодельные версии, либо приобрести готовые наборы в компании Carolina Biological. Оба варианта указаны выше в списке материалов.
- Посадите семена (не обязательно использовать их все) в соответствии с инструкциями по выращиванию. Вам нужно начать с посадки семян нефиолетовых, желто-зеленых листьев (это будет называться потомством первого поколения, или O1). Также посадите семена без волосков с нефиолетовым стеблем. (Эти семена являются материнскими семенами, обозначаемыми как P1). Обязательно укажите, 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 лабораторный блокнот. Лучший способ количественной оценки ваших наблюдений - подсчитать фенотипы (подсчитать количество растений с нефиолетовыми стеблями, количество растений с желто-зелеными листьями и т. д.).)
- Выбросьте материнские растения, но сохраните потомки.
- Напишите гипотезу о том, как потомки растений унаследовали наблюдаемые генетические признаки. Например, если вы заметили, что у большинства ваших потомков стебли не фиолетовые, а листья желтые, вы можете отнести их к доминантным признакам. 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 создайте проверяемую гипотезу. Основываясь на своей гипотезе, вам нужно попытаться угадать цвет стебля и листьев родительского растения.
- Соедините растения с помощью пчелиной палочки или ватной палочки. Для этого аккуратно поменяйте местами 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 неопыленные бутоны.
- Перестаньте поливать растения и дайте им высохнуть.
- Соберите семена и пересадите их, по сути, начав процесс заново. Эти семена - второе поколение потомков, или О2.
- Наблюдайте за цветом стеблей и листьев растений следующего поколения. Как вы думаете, ваша гипотеза верна?
- Посадите семена желто-зеленых листьев. Они будут известны как «отец» или P2.
- Через несколько дней обратите внимание на цвет стеблей и листьев растений P2. Подтверждают ли ваши наблюдения вашу гипотезу?
Направления видео
Это видео покажет, как проводить генетические лаборатории, и поможет вам разобраться с процедурой изучения генетики ваших растений.
Онлайн-лаборатории
Стоит отметить, что если выращивание гороха и изготовление самодельных приборов - это немного больше, чем вы рассчитывали, в Интернете есть несколько отличных интерактивных лабораторий.
Горох Менделя
Эта онлайн-лаборатория представляет собой копию экспериментов Менделя с горошком. В лаборатории есть удобное меню, так что вы можете изучить лабораторию, прежде чем что-либо делать. В лаборатории вы пройдете различные этапы, включая посадку гороха, наблюдение за его характеристиками, а затем перекрестное опыление первых выращенных вами растений. Именно это сделал Мендель, чтобы студенты могли почувствовать утомительный процесс, через который он прошел, чтобы прийти к своим наблюдениям.
Гороховый суп
Гороховый суп, хотя графически не так интересен, - это еще один онлайн-вариант, который помогает учащимся наблюдать за растениями гороха две особенности. Чтобы начать, нажмите кнопку «Начать эксперимент». Затем вы попадаете на страницу, где можете «спарить» два разных горошин. Их генотипы написаны для вас. Затем на странице будут показаны все варианты, доступные для выбранных вами «родителей». Страница движется быстро, и вы можете ее пропустить, если не все запишете.
ЗВЕЗДНАЯ генетика Массачусетского технологического института
Лаборатория STAR Genetics MIT - это своего рода загружаемая «игра», в которой студенты могут смешивать и сопоставлять генотипы различных видов, включая растения гороха, плодовых мух и даже коров. Программа лучше всего подходит для старшеклассников, которые хорошо разбираются в биологии.
Генетика - это весело
Изучаете ли вы растения гороха или плодовых мух или просто идете домой, наблюдаете за признаками своих родителей и пытаетесь выяснить, как вы получили свои собственные, изучение генетики может быть очень увлекательным. Хотя современная генетика определяет некоторые вещи, в которых Мендель ошибался, его теории по-прежнему применимы там, где признаки не связаны или не зависят от других факторов.
