Rekombinationsquadrat

Ein Punnett-Quadrat, auch Kombinationsquadrat oder Rekombinationsquadrat, ist ein Hilfsmittel, das von dem britischen Genetiker Reginald Punnett entwickelt wurde. In der Biologie wird es benutzt, um die Häufigkeit der verschiedenen Genotypen bei den Nachkommen zu bestimmen.

	R	R
R	RR	RR
r	Rr	Rr

Im Beispiel oben werden 50 % der Nachkommen den dominanten, homozygoten Genotyp RR haben, die anderen 50 % den heterozygoten Genotyp Rr. Das dominante Allel R ist in allen vier möglichen Genotypen vorhanden und wird im Phänotyp ausgeprägt werden.

Interpretation

• Als Beispiel für die Benutzung des Punnett-Quadrats sollen zwei Ratten mit unterschiedlicher Fellfarbe gekreuzt werden. Eine homozygote schwarze Ratte mit den Allelen BB (rosa Hintergrund), und eine homozygote weiße Ratte mit dem Genotyp bb (blauer Hintergrund). Homozygot bedeutet, dass beide Allele gleich sind. Heterozygot bedeutet, dass die beiden Allele verschieden sind. Wäre eine Ratte heterozygot, dann wäre ihr Genotyp Bb. Sie hätte ein Gen für schwarz und ein Gen für weiß.
• Die beiden möglichen Gene des Genotyps der männlichen Ratte werden in der ersten Spalte (blau), die Gene der weiblichen Ratte in der oberen Zeile (rosa) dargestellt. Die Genkombinationen der Nachkommen werden rechts darunter gelistet.

Dominante Gene erhalten Großbuchstaben, rezessive Gene Kleinbuchstaben.

	B	B
b	_ _	_ _
b	_ _	_ _

• Man schreibt nun die Genotypbuchstaben der Eltern in das Feld, in dem sich die Spalte und die Zeile kreuzen. Das dominante Gen schreibt man normalerweise zuerst.

	B	B
b	Bb	_ _
b	_ _	_ _

• Die übrigen Felder für die Nachkommen werden in gleicher Weise ausgefüllt:

	B	B
b	Bb	Bb
b	Bb	Bb

• Wenn das Ergebnis beim Genotyp Bb ergibt, wird das dominante Allel B beim Phänotyp ausgeprägt, d. h. die Ratte mit dem Genotyp Bb hat eine schwarze Fellfarbe. Das rezessive Gen b wird unterdrückt. Bei dieser Kreuzung zeigen alle Nachkommen im Phänotyp die schwarze Fellfarbe. Sie sind heterozygot. Das dominante Allel hat sich durchgesetzt.

Kreuzungsergebnisse

Beim Kreuzen einer homozygoten schwarzen Ratte mit einer homozygoten weißen Ratte (wie oben gezeigt), werden die Nachkommen mit einer Wahrscheinlichkeit von 100 % den Genotyp Bb haben und phänotypisch schwarz sein.

	B	b
B	BB	Bb
b	Bb	bb

Kreuzt man die heterozygoten Nachkommen aus dem vorigen Beispiel (als F₁-Generation bezeichnet) miteinander, dann sind deren Kinder im Genotyp und im Phänotyp unterschiedlich. Mit einer Wahrscheinlichkeit von 25 % sind die Kinder weiß (mit bb als Genotyp). Es gibt eine 50 % Chance für den Genotyp Bb und eine 25 % Wahrscheinlichkeit für den Genotyp BB. Die Kinder mit einem oder zwei dominanten Allel B sind schwarz. Das Verhältnis der Phänotypen ist 3:1. Dies ist eine monohybride Kreuzung.

Kreuzt man eine heterozygote Ratte (Bb) mit einer weißen Ratte (bb), werden die Nachkommen wahrscheinlich zu 50 % weiß und 50 % schwarz sein:

	b	b
B	Bb	Bb
b	bb	bb

Die Wahrscheinlichkeit für die Vererbung einiger Krankheiten kann man mit dem Punnett-Quadrat erklären. Tragen beide Elternteile ein krankmachendes rezessives Allel, dann werden wahrscheinlich 25 % der Kinder krank sein, 50 % werden im Genotyp ein krankmachendes rezessives Allel haben aber phänotypisch gesund sein und 25 % werden vollkommen gesund sein.

Komplizierte Kreuzungen

Das obige Beispiel benutzte nur ein Merkmal, mit 4 möglichen Ergebnissen. In der Wirklichkeit sind die Kreuzungen komplizierter, da gewöhnlich mehr als ein Merkmal gekreuzt wird. Als Beispiel sei eine Erbsenpflanze mit den Merkmalen Samenform und Samenfarbe aufgeführt. Das dominante Gen für die Form ist rund, während das rezessive runzelig ist. Das dominante Gen für die Farbe ist gelb, das rezessive ist grün. In einer dihybriden Kreuzung werden zwei heterozygote Erbsenpflanzen gekreuzt. Die Gameten jeder Erbsenpflanze sind RY, Ry, rY oder ry.

	RY	Ry	rY	ry
RY	RRYY	RRYy	RrYY	RrYy
Ry	RRYy	RRyy	RrYy	Rryy
rY	RrYY	RrYy	rrYY	rrYy
ry	RrYy	Rryy	rrYy	rryy

Das Ergebnis ist eine Aufspaltung des Phänotyps im Verhältnis 9:3:3:1.

Man beachte, dass die Mehrheit von dihybriden Kreuzungen mit heterozygoten Gameten dieses Aufspaltungsverhältnis ergibt, wenn eine vollständige Dominanz vorliegt.

Siehe auch

• Vererbung (Biologie)
• Mendelsche Regeln
• Kreuzung

Weblinks

• Biologie-Kurs: Einführung in die klassische Genetik bei freiburg@sol, Hans-Dieter Mallig
• General and Human Genetics, Human Biology Programs (PDF-Download-Links in Tabellenform angeordnet) bei der University of Toronto
• Online Punnett Square Calculator bei Chang Bioscience