Stellen Sie sich eine Welt vor, in der die widerstandsfähigsten Pflanzen auch die ertragreichsten sind! Diese hochaktuelle Analyse befasst sich mit der faszinierenden Herausforderung, die genetischen Vorteile von Wild- und Kulturkartoffeln zu vereinen, um Sorten zu züchten, die sowohl widerstandsfähig gegen Viruskrankheiten als auch landwirtschaftlich produktiv sind. Im Zentrum steht die Anwendung der Mendelschen Regeln und die detaillierte Betrachtung der Meiose, um Kreuzungsschemata zu entwickeln, die auf die Optimierung gewünschter Eigenschaften abzielen. Untersucht werden die Prinzipien der dominanten Vererbung, die Erstellung von Kombinationsquadraten zur Vorhersage phänotypischer Aufspaltungen in der F2-Generation und die Identifizierung reinerbiger Individuen für eine erfolgreiche Züchtung. Der Leser wird durch die komplexen Prozesse der Pflanzenzüchtung geführt, wobei der Schwerpunkt auf der Bedeutung des Verständnisses genetischer Mechanismen für die Entwicklung verbesserter Pflanzensorten liegt. Diese Arbeit bietet nicht nur einen Einblick in die praktische Anwendung genetischer Konzepte, sondern beleuchtet auch die entscheidende Rolle der Züchtung bei der Sicherstellung der Ernährungssicherheit und der Anpassung an die Herausforderungen des Klimawandels. Ein Muss für jeden, der sich für Genetik, Pflanzenbiologie oder nachhaltige Landwirtschaft interessiert, denn hier wird die Brücke zwischen theoretischem Wissen und praktischer Anwendung geschlagen. Die detaillierte Analyse der Meiose, einschließlich der Metaphase-I, und die Erläuterung der Mendelschen Regeln bieten ein tiefes Verständnis der genetischen Grundlagen für erfolgreiche Kreuzungsexperimente. Entdecken Sie, wie durch gezielte Kreuzung und Selektion die Zukunft der Kartoffel und anderer Nutzpflanzen gesichert werden kann!
Aufgabenstellung
1) Wildkartoffeln zeichnen sich durch eine hohe Virusfestigkeit aus; ihr Ertrag ist jedoch ge- ring. Kulturkartoffeln liefern einen hohen Ertrag, sie sind jedoch in großem Maße anfällig gegenüber Viruskrankheiten.
Überlegen Sie eine Möglichkeit, wie die Virusfestigkeit der Wildkartoffeln der Wildkartoffeln mit dem hohen Ertrag der Kulturkartoffel verknüpft werden kann. Diese beiden Merkmale werden dominant vererbt.
2 a) Sie haben ein Meiose Schema kennengelernt für den diploiden Chromosomensatz 2n = 6. Gibt es auch ein solches für 2n = 7? Begründen Sie bitte Ihre Entscheidung.
2 b) Skizzieren Sie bitte das Metaphase – I – Stadium der Meiose für den diploiden Chromo- somensatz 2n = 4. Beschriften sie es.
2 c) Erläutern Sie den biologischen Sinn der Meiose.
2 d) Wie lautet die 3. MENDELSCHE Regel? Besteht ein Zusammenhang zwischen dieser Regel und dem Meiose - Stadium von 2b)?
Tip zur Vorgehensweise:
a) Entwickeln Sie ein Kreuzungsschema mit P- und F1 – Generation. Beschreiben Sie es unter Verwendung aller wichtigsten Fachvokabeln. Notieren Sie hierfür auch eine entsprechende MENDELSCHE Regel.
b) Entwickeln Sie das Kombinationsquadrat für die F2 – Generation. Erläutern Sie die phäno- typische Aufspaltung.
c) Welche Pflanzen sind für Ihre Züchtung von Interesse? Wie können Sie die Pflanzen, die ihren Züchtungserfolg darstellen, identifizieren?
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Aufgabe 1a
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
In der P-Generation sind zwei homozygote Kartoffelrassen vorhanden, die sich in zwei Merkmale unterscheiden. Die eine Rasse hat eine hohe Virusfestigkeit und einen geringen Ertrag und die andere Rasse hat einen hohen Ertrag und eine große Virusanfälligkeit. Beide Rassen werden miteinander gekreuzt, dadurch entstehen in der F1-Generation Kartoffeln mit einer hohen Virusfestigkeit und einem hohen Ertrag, wobei die Merkmale Virusanfälligkeit und geringer Ertrag unterdrückt werden. Man kann also davon ausgehen, das diese Merkmale rezessiv sind und die anderen dominant. Die entsprechende MENDELSCHE Regel hierfür ist die erste. Sie lautet:
Kreuzt man zwei Individuen reiner Rassen miteinander, so sehen die Bastarde der Folgegeneration alle gleich aus. (Uniformitätsregel)
Kombinationsquadrat für die F2-Generation
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
Aufgabe 1b
Die phänotypische Aufspaltung in der F2-Generation ist 9:3:3:1. Die Aufspaltung der Merk- male in vier Phänotypen kann man mit der Trennung der Gene bei der Meiose der Eltern und der anschließenden, völlig zufällig verlaufenden Neukombination der Keimzellen erklären. Unter der Voraussetzungen, daß die Gene für Virusfestigkeit (V und v) und für den hohen Ertrag (E und e) auf zwei verschiedenen Chromosomenpaaren sitzen, erfolgt ihre meiotische Aufteilung in der Weise, daß vier Gametypen mit den Anlagen VE, Ve, vE, und ve entstehen. Kombiniert man diese vier Gametypen miteinander zufallsmäßig (Kombinationsquadrat), dann ergeben sich beim zusammentreffen 16 Möglichkeiten mit 9 Gen- und 4 verschiedenen Phänotypen.
Aufgabe 1c
Häufig gestellte Fragen
Aufgabe 1: Züchtung Virusfester Kartoffeln mit Hohem Ertrag
Frage: Wie kann die Virusfestigkeit von Wildkartoffeln mit dem hohen Ertrag von Kulturkartoffeln verknüpft werden, wenn beide Merkmale dominant vererbt werden?
Antwort: Durch Kreuzung von Wildkartoffeln (virusfest, geringer Ertrag) mit Kulturkartoffeln (hoher Ertrag, virusanfällig) in der P-Generation. In der F1-Generation entstehen Kartoffeln mit hoher Virusfestigkeit und hohem Ertrag, da diese Merkmale dominant sind. In der F2-Generation erfolgt eine Aufspaltung der Merkmale, die analysiert wird, um Pflanzen mit der gewünschten Kombination zu identifizieren.
Aufgabe 2a: Meiose Schema für 2n=7
Frage: Gibt es ein Meiose-Schema für einen diploiden Chromosomensatz von 2n = 7?
Antwort: Dies wird in dem Text nicht behandelt und beantwortet.
Aufgabe 2b: Metaphase-I-Stadium der Meiose (2n=4)
Frage: Wie sieht das Metaphase-I-Stadium der Meiose für einen diploiden Chromosomensatz von 2n = 4 aus?
Antwort: Dies wird durch eine Skizze dargestellt die in der Vorlage nicht enthalten ist. Die Chromosomenpaare ordnen sich in der Äquatorialebene an.
Aufgabe 2c: Biologischer Sinn der Meiose
Frage: Was ist der biologische Sinn der Meiose?
Antwort: Der Text beantwortet diese Frage nicht explizit.
Aufgabe 2d: 3. MENDELSCHE Regel und Zusammenhang mit Meiose
Frage: Wie lautet die 3. MENDELSCHE Regel und besteht ein Zusammenhang zwischen dieser Regel und dem Meiose-Stadium von 2b)?
Antwort: Der Text beantwortet diese Frage nicht explizit.
Kreuzungsschema und Fachvokabular
Frage: Wie entwickle ich ein Kreuzungsschema mit P- und F1-Generation und beschreibe es mit Fachvokabular?
Antwort: Beginnen Sie mit reinen Rassen in der P-Generation, kreuzen Sie diese, und beschreiben Sie die Merkmale der F1-Generation. Verwenden Sie Begriffe wie dominant, rezessiv, homozygot, heterozygot, Genotyp und Phänotyp.
Kombinationsquadrat und Phänotypische Aufspaltung (F2-Generation)
Frage: Wie entwickle ich das Kombinationsquadrat für die F2-Generation und erläutere die phänotypische Aufspaltung?
Antwort: Erstellen Sie ein Quadrat, das alle möglichen Kombinationen der Gameten der F1-Generation darstellt. Zählen Sie die unterschiedlichen Phänotypen und bestimmen Sie das Verhältnis (z.B. 9:3:3:1).
Identifizierung von Pflanzen für die Züchtung
Frage: Welche Pflanzen sind für die Züchtung von Interesse und wie können diese identifiziert werden?
Antwort: Pflanzen mit der gewünschten Kombination von Merkmalen (z.B. hohe Virusfestigkeit und hoher Ertrag) sind von Interesse. Um reinerbige Individuen zu identifizieren, kann eine Rückkreuzung mit dem rezessiven Ausgang durchgeführt werden.
Aufgabe 1a: Kreuzung homozygote Kartoffelrassen
Frage: Wie werden zwei homozygote Kartoffelrassen mit unterschiedlichen Merkmalen gekreuzt?
Antwort: Die beiden Rassen werden miteinander gekreuzt, wodurch in der F1-Generation Kartoffeln mit hoher Virusfestigkeit und hohem Ertrag entstehen. Die Merkmale Virusanfälligkeit und geringer Ertrag werden unterdrückt, was darauf hindeutet, dass diese Merkmale rezessiv sind.
Aufgabe 1b: Phänotypische Aufspaltung in der F2-Generation
Frage: Wie ist die phänotypische Aufspaltung in der F2-Generation?
Antwort: Die phänotypische Aufspaltung in der F2-Generation ist 9:3:3:1. Diese Aufspaltung ergibt sich aus der Trennung der Gene bei der Meiose der Eltern und der anschließenden Neukombination der Keimzellen.
Aufgabe 1c: Züchtung von Kartoffeln mit hoher Virusfestigkeit und hohem Ertrag
Frage: Wie kann man Pflanzen mit hoher Virusfestigkeit und hohem Ertrag für die Züchtung identifizieren?
Antwort: Um reinerbige dominante Individuen zu identifizieren, kann man die Nachkommen mit dem rezessiven Ausgang rückkreuzen.
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- Sabine Diel (Author), 1997, Klausur zum Thema Genetik in einer 11. Klasse am Gymnasium, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/103427
