Punnetti ruudu kalkulaator

Koosta Punnetti ruute geneetiliste ristamiste jaoks. Näe kohe genotüübilisi ja fenotüübilisi suhteid.

Interaktiivse simulatsiooni laadimine...

Enamik neljalapselisi peresid ei näita suhet 3:1 🖖

Monohübriidne ristamine ennustab kolm domineerivat järglast ühe retsessiivse kohta, ja see arv on tõenäosus lapse kohta, mitte kvoot pesakonna kohta. Igal lapsel on sõltumatult 3/4 tõenäosus näidata domineerivat fenotüüpi, nii et nelja järglase puhul on tõenäosus tabada täpselt 3:1 4 × (3/4)³ × (1/4) = 42,2%. Teisisõnu jääb 57,8% neljalapselistest peredest õpikusuhtest täiesti mööda ja 31,6% näitab kõiki nelja domineerivana, ilma ühtki retsessiivset last. Suhe on tõeline, kuid see ilmneb alles paljude ristamiste peale — just seepärast luges Mendel tuhandeid hernetaimi ja mitte peotäit, ja just seepärast ei ütle üks ootamatu pere aretajale midagi.

Ruudustik, mis loeb kokku kõik kombinatsioonid 🖖

Punnetti ruut on lihtsalt tabel: üles kirjutatakse alleelid, mida üks vanem võib munarakku anda, külgele teise vanema omad, ning igasse lahtrisse pannakse paar, mis seal kokku saab. Lahtrite loendamine annab tõenäosused. Kahe Aa vanema ristamisel tekib kuulus suhe 3:1 — kolm dominantse tunnusega järglast iga retsessiivse tunnusega järglase kohta. Dihübriidne ristamine laiendab selle suhteni 9:3:3:1.

Kriketiküsimus, mis rajas populatsioonigeneetika 🖖

Reginald Punnett, kes tegi ruudu tuntuks umbes 1905. aastal, mõtles kunagi, miks dominantsed alleelid ei võta populatsiooni lihtsalt üle. Ta esitas küsimuse oma kriketikaaslasele, matemaatik G. H. Hardyle. Hardy 1908. aasta üheleheküljeline vastus sai Hardy-Weinbergi seaduseks, populatsioonigeneetika aluseks — see näitab, et alleelisagedused püsivad muutumatuna, kuni miski neid ei häiri.

PUNNETTI RUUDUSTIKUD — MILLIST RISTAMIST SA KOOSTAD?

Millises Punnetti juhtumis sa oled?

Punnetti ruudustik on üksainus mehhanism, kuid see, milline arv välja tuleb, sõltub täielikult sellest, millise ristamise sa sisse andsid – ja kaks suhet, mida see teatab, genotüübid ja fenotüübid, ei ole sama suhe. Need kuus juhtumit katavad klassikalise monohübriidse ristamise ja selle, mida tema 3:1 varjab, sama ruudustiku loetuna mittetäieliku domineerimisega, ristamise juhuks, kui genotüüpi ei ole näha, ristamise, mis teeb kõik järglased ühesuguseks, ning esimese ja kolmanda kahe geenilookuse versioonid.

Monohübriid, täielik domineerimine – see 3:1, mida kõik õpivad 1:2:1 → 3:1
Mittetäielik domineerimine – sama ruudustik, teine suhe 1:2:1 → 1:2:1
Kontrollristamine – peidus oleva alleeli nähtavaks tegemine 1:1 → 1:1
Homosügootsed vanemad – ühetaoline esimene põlvkond 4/4 Aa → 4/4
Dihübriid – 9:3:3:1 on kaks monohübriidi korrutatud (3:1)² = 9:3:3:1
Dihübriidne kontrollristamine – gameetide suhte otse lugemine 1:1:1:1 → 1:1:1:1

01

Monohübriid, täielik domineerimine – see 3:1, mida kõik õpivad

Mida sa tead: Mõlemad vanemad on ühes lookuses heterosügootsed ja domineeriv alleel katab retsessiivse täielikult.

Tulemus: 1:2:1 → 3:1

Näidisarvutus: Aa × Aa täidab neli ruutu: AA, Aa, Aa ja aa. Tööriist teatab genotüübid 1:2:1 ja fenotüübid 3:1 – 3/4 domineerivat, 1/4 retsessiivset.

Ava see juhtum: Aa × Aa
Monohübriid, täielik domineerimine – see 3:1, mida kõik õpivad. Neli ruutu, kolm neist domineeriva välimusega. Kaht Aa-ruutu ja üht AA-d ei erista silmaga, seepärast loeb 1:2:1 välja kui 3:1. Mõlemad vanemad on ühes lookuses heterosügootsed ja domineeriv alleel katab retsessiivse täielikult.
Neli ruutu, kolm neist domineeriva välimusega. Kaht Aa-ruutu ja üht AA-d ei erista silmaga, seepärast loeb 1:2:1 välja kui 3:1.

02

Mittetäielik domineerimine – sama ruudustik, teine suhe

Mida sa tead: Sama heterosügootne paar, kuid heterosügoot näitab dominantse asemel oma vahepealset välimust.

Tulemus: 1:2:1 → 1:2:1

Näidisarvutus: Jälle Aa × Aa, domineerimine seatud mittetäielikuks. Neli ruutu on muutumatud, genotüüpide suhe on endiselt 1:2:1 – ja fenotüüpide suhe on nüüd samuti 1:2:1.

Ava see juhtum: Mittetäielik
Mittetäielik domineerimine – sama ruudustik, teine suhe. Needsamad neli ruutu. Kui heterosügoot näitab oma fenotüüpi, langeb fenotüüpide suhe kokku genotüüpide suhtega. Sama heterosügootne paar, kuid heterosügoot näitab dominantse asemel oma vahepealset välimust.
Needsamad neli ruutu. Kui heterosügoot näitab oma fenotüüpi, langeb fenotüüpide suhe kokku genotüüpide suhtega.

03

Kontrollristamine – peidus oleva alleeli nähtavaks tegemine

Mida sa tead: Üks vanem näitab domineerivat tunnust, kuid tema genotüüp on teadmata; teine on homosügootselt retsessiivne.

Tulemus: 1:1 → 1:1

Näidisarvutus: Aa × aa annab kaks Aa ja kaks aa: 1:1 nii genotüüpides kui fenotüüpides. Kui tundmatu vanem oleks olnud AA, oleksid kõik järglased domineerivad.

Ava see juhtum: Kontrollristamine
Kontrollristamine – peidus oleva alleeli nähtavaks tegemine. Pool ruutudest retsessiivsed. Üksainus aa-järglane on piisav tõend, et domineerivana näiv vanem kandis a-d. Üks vanem näitab domineerivat tunnust, kuid tema genotüüp on teadmata; teine on homosügootselt retsessiivne.
Pool ruutudest retsessiivsed. Üksainus aa-järglane on piisav tõend, et domineerivana näiv vanem kandis a-d.

04

Homosügootsed vanemad – ühetaoline esimene põlvkond

Mida sa tead: Mõlemad vanemad homosügootsed, kummagi kohta üks alleel.

Tulemus: 4/4 Aa → 4/4

Näidisarvutus: AA × aa muudab kõik neli ruutu Aa-ks: üks genotüüp, üks fenotüüp, 4/4 järglastest näevad välja nagu domineeriv vanem.

Ava see juhtum: AA × aa
Homosügootsed vanemad – ühetaoline esimene põlvkond. Üks kombinatsioon, neli korda. Retsessiivne alleel on igas järglases olemas ja mitte üheski näha. Mõlemad vanemad homosügootsed, kummagi kohta üks alleel.
Üks kombinatsioon, neli korda. Retsessiivne alleel on igas järglases olemas ja mitte üheski näha.

05

Dihübriid – 9:3:3:1 on kaks monohübriidi korrutatud

Mida sa tead: Mõlemad vanemad heterosügootsed kahes lookuses, mis jagunevad sõltumatult.

Tulemus: (3:1)² = 9:3:3:1

Näidisarvutus: AaBb × AaBb vajab 16 ruutu ja annab 9 erinevat genotüüpi, mis koonduvad nelja fenotüübiklassi suhtega 9:3:3:1.

Ava see juhtum: Dihübriid
Dihübriid – 9:3:3:1 on kaks monohübriidi korrutatud. Kuusteist ruutu, üheksa genotüüpi, neli välimust. 9:3:3:1 on kahe sõltumatu 3:1 ristamise korrutis. Mõlemad vanemad heterosügootsed kahes lookuses, mis jagunevad sõltumatult.
Kuusteist ruutu, üheksa genotüüpi, neli välimust. 9:3:3:1 on kahe sõltumatu 3:1 ristamise korrutis.

06

Dihübriidne kontrollristamine – gameetide suhte otse lugemine

Mida sa tead: Kahes lookuses heterosügootne vanem, ristatud mõlemas homosügootselt retsessiivsega.

Tulemus: 1:1:1:1 → 1:1:1:1

Näidisarvutus: AaBb × aabb täidab 16 ruutu, mis tulevad täiesti ühtlased: 1:1:1:1 nii genotüüpides kui fenotüüpides, igas klassis 4/16.

Ava see juhtum: Dihübriidne kontrollristamine
Dihübriidne kontrollristamine – gameetide suhte otse lugemine. Neli võrdset klassi. Kuna üks vanem annab ainult üht gameeditüüpi, loeb järglaste loendus teise vanema gameete. Kahes lookuses heterosügootne vanem, ristatud mõlemas homosügootselt retsessiivsega.
Neli võrdset klassi. Kuna üks vanem annab ainult üht gameeditüüpi, loeb järglaste loendus teise vanema gameete.
Allikad (3)
  • The square, and the man it is named after: Edwards, A. W. F. (2012). "Reginald Crundall Punnett: First Arthur Balfour Professor of Genetics, Cambridge, 1912." Genetics 192(1), 3–13.
  • Cases 1, 4 and 5 — the original 3:1, the uniform F₁ and 9:3:3:1: Mendel, G. (1866). "Versuche über Pflanzen-Hybriden." Verhandlungen des naturforschenden Vereines in Brünn 4, 3–47. No DOI: the volume predates them, and the scans in circulation are of varying provenance, so none is linked here.
  • Case 6 — why a flat 1:1:1:1 is the test rather than the assumption: Griffiths, A. J. F. et al. Introduction to Genetic Analysis, 11th ed. W. H. Freeman, 2015 — testcrosses, gamete ratios, and the excess of parental classes that reveals linkage.

Ülesanne täielikult lahendatud

  1. 3:1 suhe reaalses neljaliikmelises peres 5 sammu

    Aa × Aa annab suhte 3:1, mida kõik pähe õpivad. Selgitage, miks päris neljalapselises peres seda peaaegu kunagi ei näe — ja mida Mendel pidi selle suhtes ette võtma.

    1. Kumbki vanem annab ühe alleeli, mis valitakse tema kahe alleeli hulgast juhuslikult. Neli võrdväärselt tõenäolist kombinatsiooni, ja ruut on lihtsalt organiseeritud viis nende esitamiseks.

    2. Täielik dominantsus taandab kaks neljast genotüübist üheks välimuseks. Genotüübi suhe ja fenotüübi suhe on erinevad väited ning ainult teine on see, mida te vaatlete.

    3. Nüüd käsitlege järglasi sõltumatute katsetena. Tõenäosus vältida iga kord retsessiivset veerandit on aste ja see kahaneb aeglaselt.

    4. Dihübriidne juhtum on sama fakt korrutatuna. Sõltumatu lahknemine tähendab, et kaks tunnust on sõltumatud sündmused, seega 9:3:3:1 on (3:1) korda (3:1) — ei mingit uut bioloogiat, lihtsalt korrutis.

    5. Lõpuks see, mida suured arvud annavad. Mendeli pika ja lühikese taime loendustulemused jäävad oodatava väärtuse suhtes standardhälbe murdosa piiresse, mis teebki suhte tõestamise üldse võimalikuks.

    Vastus

    Sest neljalapselises peres on 32% tõenäosus, et retsessiivset tunnust ei esine üldse. Suhe 3:1 on ootus, mitte tulemus, ning (3/4)⁴ = 0,316 näitab, et peaaegu kolmandik sellistest peredest näeb välja nagu täielik dominantsus ilma vähimagi viiteta millelegi varjatule. On vaja ühteteist järglast, enne kui tõenäosus retsessiivset tunnust mitte näha langeb alla 5%. See on täpselt põhjus, miks Mendel luges perede asemel herneid: 1 064 taime pikakasvuliste ja lühikasvuliste ristamisel, 787 vastu 277-le võrreldes oodatud suhtega 798 vastu 266-le, mis annab χ² väärtuseks 0,61 ja on umbes nii hea sobivus, kui juhus vähegi lubab. Ronald Fisher väitis hiljem, et sobivus kõigis Mendeli katsetes oli liiga hea, ning see vaidlus on kestnud juba sajandi — kuid põhjus, miks suuremaid arve üldse vaja oli, lahendatakse juba selle ülesande esimeses reas.

Näiteülesanded

  • Aa × Aa - Aa × Aa täieliku domineerimisega: genotüübid tulevad 1:2:1, kuid fenotüübid 3:1, sest AA ja Aa näevad ühesugused välja.
  • Dihübriid - AaBb × AaBb täidab 16 ruutu ja jagab need nelja fenotüübiklassi suhtega 9:3:3:1.
  • Mittetäielik - Seesama 4-ruuduline Aa × Aa võrgustik, loetuna mittetäieliku domineerimisega: fenotüübid muutuvad 1:2:1-ks, sest heterosügoot näitab oma nägu.
  • Kontrollristamine - Aa × aa annab 1:1 – ristamine, millega selgitatakse, kas domineerivana näiv vanem kannab retsessiivset alleeli.
  • AA × aa - AA × aa muudab kõik 4 ruutu Aa-ks: üks genotüüp, üks fenotüüp ja F1, mis näeb välja nagu domineeriv vanem.
  • Dihübriidne kontrollristamine - AaBb × aabb jagab 16 ruutu ühtlaselt suhtega 1:1:1:1, nii et järglaste arv näitab otse gameetide suhet.