Wie Merkmale vererbt werden, hast Du sicherlich schon gelernt. Die Gene der Elterngeneration werden kombiniert und an die Nachkommen weitergegeben. Wenn beide Deiner Eltern etwa braune Augen haben, dann ist es sehr wahrscheinlich, dass Du auch braune Augen hast. In seltenen Fällen haben Kinder braunäugiger Eltern jedoch auch grüne Augen.
Das kommt daher, dass sich hinter dem Phänotyp brauner Augenfarbe ein Genotyp verstecken kann, welcher auch die Erbanlagen für eine grüne Augenfarbe enthält. Um in einem solchen Fall den Genotyp zu ermitteln, kann eine sogenannte Rückkreuzung durchgeführt werden.
Rückkreuzungen beim Menschen werden natürlich nur theoretisch betrachtet. Wenn Du eine Rückkreuzung praktisch durchführen willst, bieten sich dafür Pflanzen, wie Blütenpflanzen oder Erbsenpflanzen an.
Rückkreuzung – Definition
Die Rückkreuzung, auch Testkreuzung genannt, ist eine Methode zur Bestimmung des Genotyps eines Organismus mit dominanten Phänotyp. Hierzu wird ein rezessiver, homozygoter Organismus mit dem Testobjekt (dominanter Phänotyp, unbekannter Genotyp) gekreuzt.
Rückkreuzung – Grundlagen der Genetik
Ziel der Rückkreuzung ist es, den Genotyp zu bestimmen. Daher ist es wichtig, dass Du alle nötigen Begriffe aus der klassischen Genetik kennst und verstehst.
Rückkreuzung – Genotyp und Phänotyp
Der Genotyp beschreibt in der klassischen Genetik die Kombination aus zwei Erbanlagen, welches ein bestimmtes Merkmal hervorbringt. Der Phänotyp ist das dem Genotyp entsprechend ausgebildete Merkmal.
Der Genotyp beschreibt die Gene eines Organismus und der Phänotyp das äußere Erscheinungsbild, welches durch die Ausprägung des Genotyps zustande kommt.
Wenn Du mehr über den Genotyp oder den Phänotyp erfahren möchtest, dann schau’ doch mal in den gleichnamigen StudySmarter Artikeln vorbei!
Rückkreuzung – Gen und Allel
Die Erbanlagen, welche den Genotyp beschreiben, werden als Gene bezeichnet. Jedes Gen kommt jeweils einmal auf beiden homologen Chromosomen vor, daher gibt es zwei (oft verschiedene) Zustandsformen von Genen, welche als Allele bezeichnet werden.
Allele codieren für das gleiche Merkmal, prägen sich aber unterschiedlich aus. So erzeugt ein Allel etwa eine rote Blütenfarbe, während ein anderes Allel für eine weiße Blütenfarbe codiert.
In der klassischen Genetik werden Allele mit großen oder kleinen Buchstaben abgekürzt. So wird ein Allel, welches für eine rote Blütenfarbe verantwortlich ist, beispielsweise mit “R” abgekürzt. Das ist besonders wichtig für die Kreuzungsforschung.
Wenn Du Interesse am Thema Kreuzungsforschung hast, dann sieh’ doch mal im StudySmarter Artikel Klassische Genetik (Kreuzungsforschung) oder Mendelsche Regeln vorbei! Mehr über Gene kannst Du im StudySmarter Artikel Gen erfahren. Was genau noch einmal homologe Chromosomen sind, findest Du im StudySmarter Artikel Chromosomen.
Rückkreuzung – Homozygot und heterozygot
Die Kombination der Erbanlagen, das heißt, die Allele bestimmen, ob ein Genotyp homo- oder heterozygot ist.
Stimmen beide Allele für ein Merkmal überein, so wird der Begriff homozygot (/reinerbig) verwendet. Codieren beide Erbanlagen hingegen für verschiedene Ausprägungen eines Merkmals, so handelt es sich um einen heterozygoten (/mischerbigen) Genotyp.
Eine Pflanze trägt rote Blüten. Der Phänotyp dieser Blüten ist also rot. Der Genotyp hingegen ist nicht so leicht zu bestimmen.
Ist der Genotyp homozygot, so würde er zwei Allele für die rote Farbe tragen, kurz “RR”. Es ist allerdings auch ein heterozygoter Genotyp möglich. Denkbar wäre etwa der Genotyp “Rw”, heißt es ist ein Allel für die rote Blütenfarbe und ein Allel für eine weiße Blütenfarbe vorhanden.
Auch zum Thema homozygot und heterozygot gibt es einen StudySmarter Artikel. Wenn Du dazu also noch Fragen hast, dann schau da mal vorbei!
Rückkreuzung – Dominant und rezessiv
Wie Du im oberen Beispiel bereits kennengelernt hast, gibt es auch heterozygote Genotypen, welche Allele für zwei verschiedene Merkmalsausprägungen enthalten. Welches davon ausgeprägt wird, hängt davon ab, welches Allel dominanter ist.
So wird das Allel, welches sich im Phänotyp durchsetzt, als dominant und das andere Allel als rezessiv bezeichnet. Das dominante Allel wird hierbei mit einem Großbuchstaben und das rezessive Allel mit einem Kleinbuchstaben abgekürzt.
In diesem Beispiel muss die rote Blüte entweder den Genotyp “rr”, “RR” oder “Rw” haben. Das Allel für die weiße Blütenfarbe ist also rezessiv, wodurch sich die rote Blütenfarbe durchsetzt und den Phänotyp bestimmt.
Auch die Genotypen “rw” und “RW” sind möglich. Hierbei würde eine Mischform beider Allele entstehen, was sich in einer rosa Blüte zeigt. Keines der beiden Allele ist also dominant, was als intermediär bezeichnet wird.
Rückkreuzung – Mendel & Funktion
Wenn dominante Allele vererbt werden, ist es nicht mehr möglich, anhand des Phänotyps auf den Genotyp zu schließen. Der Phänotyp wird durch das dominante Allel (oder die dominanten Allele) bestimmt, rezessive Allele sind in diesem Fall jedoch nicht von außen sichtbar. Somit ist unklar, ob es sich um einen homozygoten (zwei dominante Allele) oder heterozygoten (ein dominantes und ein rezessives Allel) Organismus auf Bezug des bestimmten Merkmals handelt.
Es werden zwei homozygote Blütenpflanzen miteinander gekreuzt. Eine der Pflanzen trägt rote Blüten, während die andere Pflanze weiße Blüten trägt. Das Allel der roten Blütenfarbe ist hierbei dominant gegenüber dem Allel für weiße Blüten.
Abbildung 1: Kreuzung zweier homozygoter Blütenpflanzen
Aus der Kreuzung der beiden homozygoten Blütenpflanzen entstehen heterozygote Pflanzen mit dem Genotyp “Rw”. Phänotypisch bildet die Pflanze rote Blüten aus, da das Allel für die rote Blütenfarbe dominant ist. Das Allel für die weiße Blütenfarbe ist rezessiv.
Von außen betrachtet kann man den Genotyp der entstandenen Blütenpflanze allerdings nicht erkennen. Würdest Du die Elterngeneration nicht kennen, könntest Du nicht wissen, ob dieser Organismus homozygot oder heterozygot ist.
Wenn Dir beim Kreuzungsschema der beiden Blütenpflanzen etwas unklar erscheint, dann schau doch mal beim StudySmarter Artikel Mendelsche Regeln vorbei! In diesem Beispiel kommt die Uniformitätsregel zum Einsatz. Auch dazu gibt es einen StudySmarter Artikel: Uniformitätsregel (1. Mendelsche Regel).
Über eine Rückkreuzung ist es möglich, den Genotyp eines Organismus mit dominanten Phänotyp zu bestimmen. Dafür wird ein rezessiver, homozygoter Organismus zur Kreuzung benötigt. Bereits Mendel führte in seinen Forschungen Rückkreuzungen durch, um herauszufinden, ob ein Organismus homo- oder heterozygot ist.
Gregor Mendel verwendete Rückkreuzungen, um seine Hypothesen aus der Kreuzungsforschung zu bestätigen und baute auf Grundlage dessen die Mendelschen Regeln auf.
Rückkreuzung – Beispiel
Stell Dir vor, Du hast eine Blütenpflanze mit roten Blüten vor Dir und sollst den Genotyp in Bezug der Blütenfarbe herausfinden. In dieser Art der Blütenpflanzen können neben den roten Blüten auch weiße Blüten entstehen, allerdings nicht intermediär.
Zu Beginn der Untersuchung weißt Du bereits, dass das Allel der roten Blütenfarbe dominant und das der weißen Blütenfarbe rezessiv ist.
Da der Phänotyp der Blüte rot ist, muss mindestens ein Allel für die rote Blütenfarbe enthalten sein. Unklar ist allerdings, ob es auch ein zweites Allel für die rote Blütenfarbe hat, dementsprechend also homozygot ist. Oder, ob es sich um einen heterozygoten Organismus handelt, welcher ebenfalls ein Allel für die weiße Blütenfarbe enthält. Das kannst Du über eine Rückkreuzung herausfinden.
Rückkreuzung des Untersuchungsobjekts
Für die Rückkreuzung benötigst Du neben Deinem Untersuchungsobjekt einen rezessiven, homozygoten Organismus der gleichen Art. Hierfür bietet sich eine weiße Blütenpflanze an. Weiße Blüten bilden sich, aufgrund ihrer Rezessivität nur, wenn beide Allele für die weiße Blütenfarbe codieren. Daher weißt Du, dass dieser Organismus homozygot ist.
Nun werden das Untersuchungsobjekt und die weiße Blütenpflanze miteinander gekreuzt.
Abbildung 2: Ausgangssituation der Rückkreuzung
Rückkreuzung – Ergebnis
Für das Untersuchungsobjekt sind zwei Genotypen denkbar, daher sind auch zwei verschiedene Ergebnisse möglich. Diese Ergebnisse bestimmen darüber, ob das Untersuchungsobjekt homozygot (RR) oder heterozygot (Rw) ist.
Abbildung 3: Rückkreuzung / Testkreuzung
Im Falle eines homozygoten Untersuchungsobjekts würden aus der Kreuzung ausschließlich rote Blütenpflanzen. Jedes Allel für die rote Blütenfarbe wird mit einem Allel für die weiße Blütenfarbe kombiniert, da aber das Allel für rote Farbe dominant ist, bildet sich lediglich die rote Blütenfarbe phänotypisch aus.
Entstehen aus der Kreuzung des Untersuchungsobjekts und der homozygoten, rezessiven Blütenpflanze sowohl weiße als auch rote Blütenpflanzen (etwa im 1:1 Verhältnis), so kannst Du daraus schlussfolgern, dass das Untersuchungsobjekt heterozygot ist. In diesem Fall muss das Untersuchungsobjekt ein Allel für die rote und ein Allel für die weiße Blütenfarbe haben, damit es möglich ist, dass sich phänotypisch auch weiße Blütenpflanzen bilden. Aufgrund der Rezessivität ist nur durch die Kombination von zwei Allelen der weißen Blütenfarbe eine phänotypische Ausbildung weißer Blüten möglich.
Rückkreuzung - Das Wichtigste
- Rückkreuzung, auch Testkreuzung genannt, ist eine Methode zur Bestimmung des Genotyps eines Organismus mit dominanten Phänotyp.
- Hierzu wird ein rezessiver, homozygoter Organismus mit dem Testobjekt (dominanter Phänotyp, unbekannter Genotyp) gekreuzt.
- Ziel ist es, herauszufinden, ob das Untersuchungsobjekt homozygot oder heterozygot ist.
- Wenn beide Allele für ein Merkmal übereinstimmen, bezeichnet man das als homozygot (/reinerbig).
- Stimmen die Allele nicht überein, sondern codieren für unterschiedliche Ausprägungen des Merkmals, wird der Begriff heterozygot verwendet.
- Allele können dominant, rezessiv oder intermediär sein.
- Ergebnisse der Rückkreuzung können sein:
- Alle Nachkommen sind gleich: Das bedeutet, dass das Untersuchungsobjekt homozygot ist
- Die Hälfte der Nachkommen bildet das untersuchte Merkmal anders aus als die andere Hälfte: Das bedeutet, dass das Untersuchungsobjekt heterozygot ist
Nachweise
- Bionity.com: Rückkreuzung (02.06.2022)
- Wolfgang Miriam; Karl-Heinz Scharf. (1997). Biologie heute S II. Schroedel Verlag
Erklärungen 
Magazine 
