Klorofylmutanter i majs – Biologi rapport

Klorofylmutanter i majs

Formål

Formålet med dette forsøg er, at se hvad fænotypen hos majs er med hensyn til udviklingen af klorofyl, at undersøge lysets betydning for udviklingen af klorofyl hos majs og at eftervise Mendels første lov.

Fremgangsmåde

4 grupper optæller hver 25 majsfrø.

Se om det allerede inden såningen er muligt at skelne mellem normale og albino-individer.

Så de 25 frø i ca. ½ cm´s dybde i fugtig jord.

Placer kasse 1 og 2 i lys.

Placer kasse 3 og 4 i mørke. Efter 2 uger observeres de fremspirede planter og kasse 3 flyttes fra mørke til lys.

Efter 3 uger opgøres forsøget.

Materialer

6 grupper der hver har: 3 kasser, ca. 33 majsfrø, jord og vand.

Teori

For at planter kan lave fotosyntese, har de brug for det grønne farvestof, klorofyl, som ligger i planternes grønkorn. Udviklingen af klorofyl skyldes nogle gener, som koder for nogle bestemte proteiner. De gener, der koder for samme egenskaber, kaldes for allele gener. Ifølge Mendels første lov har hver egenskab to allele gener, som adskilles ved meiosen(kønscelledannelse), hvor kønscellerne kun indeholder et af de allele gener. De allele gener kan bestå af recessive og dominante egenskaber. Den recessive (vigende) egenskab vil kun komme til udtryk i genotypen og dermed ikke i fænotypen, medmindre begge alleler består af recessive egenskaber. En genotype er altså, hvordan sammensætningen af et individs gener er inden for en egenskab. Den dominante egenskab vil blive udtrykt i genotypen samt komme til syne i fænotypen. En fænotype er det der kommer til syne. Når man skal vise, hvilken en egenskab der er dominant, og hvilken en der er recessiv i en genotype, betegnes den dominante med et stort bogstav, og den recessive egenskab betegnes med et lille bogstav. Når de allele gener er ens i genotypen, kaldes det en homozygot, hvorimod det kaldes en heterozygot, når de allele gener i genotypen er forskellige.

Gregor Mendel kom frem til sin lov ved at studere nogle ærtebønners blomsterfarver. Mendel fandt ud af, at hver gang han krydsede nogle rene(det modsatte af hybrid, altså homozygot) hvide blomster og nogle rene(homozygot) rødviolette blomster, fik han nogle rødviolette blomster. Han kaldte derfor de rødviolette blomsters egenskaber for dominante og de hvide blomsters egenskaber for recessive. Denne første generation, som består af rentavlende stammer med hensyn til blomsterfarven, betegnes med et ”P”, som står for parental. Da han så krydsede de renes afkom med hinanden, altså den anden generation (F₁), fandt han ud af, at i den tredje generation(F₂) kom den recessive egenskab frem igen. Han fandt ud af at 75 % af blomsterne fik den rødviolette farve, hvorimod de andre 25 % fik den hvide farve. Ud fra dette kom han frem til udspaltningsforholdet 3:1. Herunder ses denne lov (Mendels første lov):

Som nævnt tidligere skyldes udviklingen af klorofyl hos planter, nogle gener som koder for nogle bestemte proteiner. Disse proteiner fungerer som enzymer. Enzymerne kan omdanne nogle stoffer til andre stoffer. Disse enzymer kan efter en lang række processer omdanne organisk stof til klorofyl. Hvis der forekommer en mutation i et gen, som koder for et af de proteiner, der skal bruges for at danne farvestoffet, Klorofyl, kan farvestoffet ikke dannes. En mutation vil sige en ændring i et gen. En mutation kan forekomme, når en celle udsættes for stråling, varme eller ved mutationsfremkaldende(mutagene) stoffer. Man kan skelne imellem mutationer, som opstår i kønsceller, og somatiske mutationer, som opstår i kropsceller. De mutationer, som opstår i kønscellerne, vil være arvelige. En mutation, i et afsnit af DNA’et, vil komme til syne, enten ved at et nukleotid er bortfaldet, således at DNA-strengen er blevet kortere, eller ved at et eller flere nukleotider er udskiftet med et andet nukleotid. Et nukleotid består af et sukkerstof, et fosfat og en base, som enten kan være adenin, thymin, cytosin eller guanin. Når et eller flere nukleotider er udskiftet med et andet nukleotid, vil der, under proteinsyntesen, blive dannet en anden aminosyre, end den der skulle dannes, og en af aminosyrerne i aminosyrerækken vil dermed komme til at se anderledes ud. Proteinet vil derfor også komme til at se anderledes ud, og det vil derfor ikke have den samme virkning. Hvis et nukleotid bortfalder, vil resten af genet, under proteinsyntesen, aflæses ligefrem forskudt. Der vil derfor dannes nogle helt andre aminosyrer, end der skulle dannes, og der vil dermed blive dannet et helt andet protein. Hvis en af disse mutationer forekommer i et gen, som koder for et af de proteiner, som er nødvendige for klorofyldannelsen, vil planten ikke kunne danne klorofyl, og den vil dermed blive albino.

For planter gælder det om at reproducere sig og være energieffektive. Da det er energikrævende for planter at danne klorofyl, og de dermed også skal bruge energi til at vokse/udvikle sig, har de brug for noget energi udover, den de har i deres lager/”madpakke” til at starte med. Den ekstra energi vil de få fra sollys, og dette medfører, at planterne først danner klorofyl, når de er vokset op over jorden, hvor sollyset er tilgængeligt. Hvis planterne ikke får det nødvendige sollys, vil planterne ikke kunne danne klorofyl, og de vil dermed blive albinoer.

Hypotese

G betegner normal-genet, som er den dominante egenskab og g betegner albino-genet, som er den recessive egenskab. Disse majs er heterozygote med hensyn til genet for klorofyldannelsen.

Som man kan se i krydsningsskemaet ovenfor, forventer jeg at fænotyperne kommer til at være albino-majsplanter(hvide) og normale majsplanter, som er grønne. Derudover skal nogle majplanter sættes i mørke, og da det er nødvendigt at få tilført sollys for klorofyldannelsen, forventer jeg, at de majsplanter, der er i mørke, vil være albinoer(hvide), hvorimod de majsplanter, der er i lys, både vil være albinoer(hvide) og grønne. Jeg tror dermed, at man ikke kan skelne mellem fænotyperne, hos majsplanterne der er i mørke. Da planter har brug for energi for at vokse, tror jeg, at de majsplanter, der står i mørke, vil vokse /udvikle sig mindre, end de planter der er i lys, da det for planter gælder om at være energieffektiv og at reproducere sig.

Som man kan se i mit krydsningsskema ovenfor, forventer jeg, at 75 % af majsplanterne, vil være grønne, og at 25 % af dem vil være albinoer, således at forholdet vil være 3:1, som Mendels første lov siger.

Resultater

Som man kan se i skemaet ovenfor spirrede 121 majs af de 200 såede frø. Spiringsprocenten er derfor 60,5 % :

I skemaet foroven ses, at der i alt er 24 hvide majsplanter, 39 gule majsplanter og 58 grønne majsplanter. De gule planter er de majs, som har en dominant i genotypen, men fænotypen er ikke kommet helt til syne pga. den manglende sol. Dvs. at de gule majs kategoriseres som grønne majs. For at beregne den gennemsnitlige mutationsfrekvens gør man således:

Den gennemsnitlige mutationsfrekvens for de majs der hele tiden har stået i lys:

Antal spirer der har stået i lys: 5+7+10+6+3+4= 35

Antal hvide majs i lys: 0+0+2+0+0+1 =3

Den gennemsnitlige mutationsfrekvens for de majs der hele tiden har stået i mørke:

Antal spirer der har stået i mørke: 10+4+9+9+9+10= 51

Antal hvide majs i mørke: 2+2+3+2+1+2 =12

Den gennemsnitlige mutationsfrekvens for de majs der har stået i mørke og lys:

Antal spirer der har stået i mørke og lys: 4+9+6+4+4+8= 35

Antal hvide majs i mørke og lys: 0+2+2+1+2+2= 9

Diskussion

Resultaterne viser, at der kom grønne, gule og hvide majsplanter, som er fænotyperne. De hvide majsplanter er albinomajsplanterne, som ikke kan danne klorofyl. De grønne majsplanter er de normale majs, og de kan danne klorofyl. De gule majsplanter er de majs, som med den ekstra energi vil kunne danne klorofyl, men pga. manglen på den ekstra energi, som kommer fra sollys, ikke har kunnet danne den grønne farve. De gule majs har dermed ikke kunnet færdigudvikle sig til grønne majs. Med hensyn til fænotyperne kan min hypotese næsten bekræftes, da jeg ikke forudså, at der ville forekomme gule majs, derimod forudså jeg, at albinomajsene og de grønne majs ville forekomme. Dette skyldes, at jeg troede, at man ikke kunne skelne mellem fænotyperne i mørke, da jeg troede, at majsenes ”madpakker” ikke kunne række til at forbruge energi på at danne klorofyl, hvilket madpakkerne alligevel kunne. Dog kunne deres madpakker med næringsstoffer kun række til en smule pigment/dannelse af klorofyl, hvilket har medført den gule farve.

De gule majs forekom der, hvor der hele tiden var mørkt, hvilket bekræfter min hypotese om, at de majs, der ikke får tilført lys, vil vokse/udvikle sig mindre, end de majs der får tilført sollys.

Derudover viser resultaterne, at den gennemsnitlige mutationsfrekvens er på 25 %, hvilket bekræfter Mendels først lov, som siger at, hos 25 % af den tredje generation (F₂) vil den recessive egenskab komme frem. Dermed vil den dominante egenskab komme frem hos 75 % af de andre, hvilket jeg dermed også har fået. Dette giver udspaltningsforholdet 3:1, som Mendels første lov også siger. Jeg har derimod kun fået den gennemsnitlige mutationsfrekvensen til at være på 8,57 % hos de majs der stod i lys, hvor den burde være på 25 % for at kunne bekræfte Mendels første lov. Derudover har jeg fået den gennemsnitlige mutationsfrekvens, for de majs der stod i mørke, til at være på 24 % og den gennemsnitlige mutationsfrekvens for de majs der både stod i mørke og lys til at være på 26 %, hvor de også skulle være på 25 %. Disse afvigelser fra det teoretiske (Mendels første lov) kan skyldes nogle fejlkilder. En af fejlkilderne kunne være, at der var blevet sorteret i frøene, således at man havde plantet flest grønne majs. Derudover har producenterne også sat frøene tilfældigt i poserne, således at der i en pose havde været langt flere normale majs(grønne majs), end der havde været albinomajs.

Konklusion

Jeg kan hermed konkludere, at lysets betydning har en afgørende faktor på majsplanternes fænotyper med hensyn til dannelsen af det grønne farvestof, klorofyl. Majsplanterne har fænotyperne grøn, hvilket betyder, at planten kan danne klorofyl og hvid, som betyder, at planten ikke kan danne klorofyl. Men pga. det manglende sollys kan fænotypen også være gul, hvilket betyder, at muligheden for at danne klorofyl er der, men at den manglende energi medfører, at planten ikke kan danne farvestoffet fuldt ud. Derudover har jeg kunnet bekræftet Mendels første lov, idet jeg fik den gennemsnitlige mutationsfrekvens til at være 25 %, hvilket betyder at de andre 75 % har den dominante egenskab, således at udspaltningsforholdet er 3:1.

Kilder

http://www.denstoredanske.dk/Natur_og_milj%C3%B8/Genetik_og_evolution/Genetikere_og_evolutionister/Gregor_Mendel

Bog : Biologi til tiden