‫بسم هللا الرحمن الرحيم‬
Kingdom Of Saudi Arabia
‫المملكة العربية السعودية‬
Ministry Of Higher Education
‫وزارة التعليم العالي‬
Taibah University
‫جامعة طيبة‬
Faculty of Science Yanbu
‫كلية العلوم بينبع‬
‫قسم األحياء‬
Biology Department
GENERAL BOTANY
‫نبات عام‬
BIOB 101
101 ‫نبت‬
Dr. TRABELSI SOUAD
Chapter 13: Plants genetics
‫ النباتات علم الوراثة‬:13 ‫الفصل‬
1
First year / second semester
12. Plants genetics
General Botany
BIOB 101
Vocabulary ‫مفردات‬
• Genetics: The scientific study of heredity
• Pure Line : a population that breeds true for a particular trait
• Allele: Different versions of a gene.
• Genotype: combination of alleles an organism has.
• Phenotype: physical appearance of a particular trait .
‫ الدراسة العلمية للوراثة‬:‫الوراثة‬
‫ السكان الذي يولد ينطبق على صفة معينة‬:‫الخط النقي‬
.‫ إصدارات مختلفة من الجين‬:‫أليل‬
.‫ مزيج من األليالت كائن حي لديه‬:‫النمط الجيني‬
.‫ المظهر المادي من سمة معينة‬:‫النمط الظاهري‬
2
• Dominant: An allele which is expressed (masks the other).
• Recessive: An allele which is present but remains unexpressed (masked)
• Homozygous: Both alleles for a trait are the same.
• Heterozygous: The organism's alleles for a trait are different.
• Diploid: Having two sets of chromomosomes or 2N – the sporophyte
phase of plants. 2N = 2X = 22 (Flowering dogwood)
• Haploid: Having one set of chromosomes or N – the gametophyte
phase of plants. N = X=11 (Flowering dogwood)
• .)‫ هو أليل وهو ما يعبر عنه (أقنعة اآلخر‬:‫المهيمن‬
)‫ واألليل التي هي موجودة لكنها ال تزال غير المعلنة (الملثمين‬:‫المتنحية‬
.‫ كال األليالت لسمة هي نفسها‬:‫متماثل‬
.‫ األليالت الكائن لسمة مختلفة‬:‫متخالف‬
‫ وجود مجموعتين من‬:‫مضاعفا‬chromomosomes2 ‫ أو‬N ‫ المرحلة طور بوغي من‬2 .‫النباتات‬N = 2X = )‫ (قرانيا مزهرة‬22
‫ وجود مجموعة واحدة من الكروموسومات أو‬:‫ فرداني‬N ‫ المرحلة منشئات األمشاج من‬.‫النباتات‬N = 11 X)‫= (قرانيا مزهرة‬
12. Plants genetics
‫النمط الجيني والنمط الظاهري‬
Genotype and Phenotype
• Genotype : genetic constitution of an
organism ‫ الدستور الوراثية للكائن‬:‫النمط الجيني‬
‫الحي‬
• Phenotype : observable
characteristic ‫ سمة يمكن‬:‫النمط الظاهري‬
‫مالحظتها‬
– Genotype and environment ‫التركيب الوراثي‬
‫والبيئة‬
• Contribution of environment varies between
genes‫مساهمة بيئة تختلف بين الجينات‬
– Can be controlled by many genes
‫يمكن السيطرة عليها من قبل العديد من الجينات‬
4
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
General Botany
BIOB 101
Mendelian Genetics ‫الوراثة المندلية‬
• Modern genetics began with Gregor
Mendel’s quantitative genetic
experiments ‫بدأ علم الوراثة الحديث مع‬
‫التجارب الجينية الكمي جريجور مندل‬
• Austrian monk (1822-1884) ‫الراهب‬
)1884-1822( ‫النمساوي‬
Stamen
Carpel
5
• Studied physics and botany in the University of Vienna
(1851-1853)-1851( ‫درس الفيزياء وعلم النبات في جامعة فيينا‬
)1853
• Began first hybridization experiments on the garden
pea in 1856 ‫بدأت تجارب التهجين األول على البازالء حديقة في عام‬
1856
• Research ended in 1868
1868 ‫انتهت البحوث في عام‬
12. Plants genetics
General Botany
Mendelian Genetics ‫الوراثة‬
‫المندلية‬
•
Heritable, obvious traits ‫ والصفات واضحة‬،‫الموروثة‬
•
Simple crosses at first ‫الصلبان بسيطة في البداية‬
•
Used peas because: :‫تستخدم البازالء لألسباب التالية‬
– Easy to grow and available
– Many distinguishable characteristics
– Self-fertilization
•
True breeding peas
‫من السهل أن تنمو ومتاحة‬
‫العديد من الخصائص مميزة‬
‫اإلخصاب الذاتي‬
‫البازالء تربية صحيحة‬
7
BIOB 101
12. Plants genetics
8
Pea Traits ‫الصفات البازالء‬
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
‫الهجين الصلبان‬Monohybrid Crosses
•
Cross between true-breeding individuals
with one different trait ‫عبور بين األفراد صحيح‬
‫تربية مع سمة مختلفة واحدة‬
•
Mendel’s first crosses ‫الصلبان مندل األول‬
•
Resembled only one of the parents ‫يشبه واحد‬
‫فقط من اآلباء واألمهات‬
•
Planted progeny and allowed selffertilization ‫ذرية المزروعة ويسمح اإلخصاب الذاتي‬
– Revealed both phenotypes
‫كشفت كل من الظواهر‬
9
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
Monohybrid Cross
‫الهجين الصلبان‬
General Botany
BIOB 101
GENETIC MAKEUP (ALLELES)
P PLANTS
Gametes
PP
pp
All P
All p
• Mendel determined that ‫تحديد مندل أن‬
– Particulate factors for genes, each contains
a set of two ‫ كل‬،‫العوامل الجسيمات عن الجينات‬
‫يحتوي على مجموعة من اثنين‬
F1 PLANTS
(hybrids)
Gametes
All Pp
1/
2
1/
2
P
p
– Transmitted by both parents ‫تنتقل عن طريق‬
‫كال الوالدين‬
P
– Alternate forms called alleles ‫أشكال بديلة تسمى‬
‫األليالت‬
– True breeding forms contains identical set
‫أشكال تربية صحيح يحتوي على مجموعة متطابقة‬
F2 PLANTS
Phenotypic ratio
3 purple : 1 white
Genotypic ratio
1 PP : 2 Pp : 1 pp
10
P
Eggs
PP
p
Pp
p
Pp
pp
Sperm
12. Plants genetics
General Botany
‫ الهجين الصلبان‬Monohybrid Cross
• F1 generation had both alleles ‫كان الجيل‬
F1 ‫على حد سواء األليالت‬
• Only one expresses ‫يعبر عن واحد فقط‬
• One allele masks
‫أقنعة واحد أليل‬
– Dominant ‫مهيمن‬
– Recessive ‫متنح‬
• Identical alleles – homozygous ‫األليالت‬
‫ متماثل‬- ‫متطابقة‬
• Different alleles – heterozygous ‫األليالت‬
‫ متخالف‬- ‫مختلفة‬
11
BIOB 101
12. Plants genetics
‫رسم تخطيطي لفرع‬
Branch Diagrams
• Punnett squares can become
messy with more than one
gene ‫يمكن أن تصبح الساحات‬
Punnett ‫فوضوي مع جين واحد أو‬
‫أكثر‬
• Use branch diagram to figure
out genotype and phenotype
expected frequency ‫استخدام فرع‬
‫الرسم التخطيطي لمعرفة التركيب‬
‫الوراثي والنمط الظاهري المتوقع التردد‬
13
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
‫اختبار الصليب‬
Test Cross
• Mendel did several
crosses ‫لم مندل العديد‬
‫من الصلبان‬
– Followed over
several
generations ‫يتبع‬
‫على مدى عدة أجيال‬
• Selfing also very
important ‫إخصاب‬
‫ذاتي أيضا مهم جدا‬
– Allowed plants to
reveal their
genotype and not
just their
phenotye
– ‫نباتات يسمح للكشف‬
،‫عن التركيب الوراثي‬
‫وليس فقط على النمط‬
‫الظاهري‬
14
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
15
‫الهجين الصلبان‬Monohybrid Cross
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
General Botany
BIOB 101
Mendel's First Law ‫قانون مندل األول‬
The law of segregation ‫قانون العزل‬
During gamete formation each member of the allelic pair
separates from the other member to form the genetic
constitution of the gamete.
‫خالل تشكيل األمشاج كل عضو من الزوج أليلية يفصل من األعضاء األخرى‬
.‫لتشكيل الدستور الوراثية من األمشاج‬
16
12. Plants genetics
‫مبدأ الفصل‬
Principle of Segregation
• Recessive characteristics are
masked ‫يتم حجب الخصائص المتنحية‬
– Reappear in F2 ‫ظهور مرة أخرى في‬F2
• Members of a gene pair (alleles)
segregated during gamete
formation.
)‫فصل أعضاء من زوج الجينات (األليالت‬
.‫خالل تشكيل األمشاج‬
17
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
Dihybrid Cross‫هجين ثنائي الصليب‬
• Mendel’s next step in his
experiments was to follow the
inheritance of two characters
simultaneously ‫كان خطوة مندل في تجاربه‬
‫المقبلة لمتابعة الميراث من حرفين في وقت واحد‬
– A cross containing two pairs of
contrasting traits is a dihybrid
cross ‫يدل التقاطع التي تحتوي على‬
‫اثنين من أزواج من الصفات المتناقضة‬
‫هو عبر هجين ثنائي‬
– Example: Pea seed color and
shape
– ‫ لون البذور البازالء والشكل‬:‫مثال‬
18
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
19
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
20
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
21
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
General Botany
‫فرع الرسم من الهجن الصليب‬
Branch Diagram of Dihybrid Cross
23
BIOB 101
12. Plants genetics
The Principle of
Independent Assortment
• Factors for different traits
assort independently of
one another
– Genes are inherited
independently of each
other
– Segregate randomly in
gametes
• Dihybrid Cross
24
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
25
General Botany
BIOB 101
General Botany
12. Plants genetics
BIOB 101
Mendel’s Second Law
The law of independent assortment
During gamete formation the segregation of
the alleles of one allelic pair is independent of
the segregation of the alleles of another allelic
pair .
26
General Botany
12. Plants genetics
BIOB 101
Test Cross
• In the F2 generation, tall plants are
predicted to have either DD or Dd
genotypes
– Genotype cannot be determined by direct
observation because both genotypes give the
same phenotype
– Mendel developed the test cross as a simple
method to determine the genotype of these
individuals
– Individual with dominant phenotype (and
unknown genotype) is crossed with a
homozygous recessive individual
27
12. Plants genetics
28
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
29
Probabilities
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
General Botany
BIOB 101
Exercise: Predicting the genotype of offspring
A pea plant is heterozygous for both seed shape and seed color. S is the allele
for the dominant, spherical shape characteristic; s is the allele for the recessive,
dented shape characteristic. Y is the allele for the dominant, yellow color
characteristic; y is the allele for the recessive, green color characteristic. What
will be the distribution of these two alleles in this plant's gametes?
Determine
all
possible
combinations of alleles in the
gametes for each parent. Half of
the gametes get a dominant S
and a dominant Y allele; the
other half of the gametes get a
recessive s and a recessive y
allele.
Both parents produce 25% each
of SY, Sy, sY, and sy.
30
General Botany
12. Plants genetics
BIOB 101
Punnet Squares
• A Punnet square is a method for visualizing
combinations of gametes in a cross
– Developed by Reginald Punnett
– Vertical column represents female gametes,
horizontal row for male gametes
– After filling in the gametes, can predict all
possible genotypes
31
12. Plants genetics
32
General Botany
BIOB 101
General Botany
12. Plants genetics
BIOB 101
Trihybrid Crosses
• Trihybrid or three-factor cross
• More complex by “easily” calculated following
principles of segregation, independent
assortment and probability
• Punnett square has 64 boxes…
• Demonstrates that Mendel’s principles apply
to inheritance of multiple traits
33
12. Plants genetics
34
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
Forked-line Method
Branch diagram
35
General Botany
BIOB 101
General Botany
12. Plants genetics
Useful Rules to Consider
BIOB 101
– Examples:
– 1. Aa [A, a]  [AA, Aa, aa]  [A or a]
– 2. AaBb  [AB, Ab, aB, ab]  [AABB, AaBB, aaBB, AABb, AaBb, aaBb,
aaBB, aaBb, aabb]  [AB, Ab, aB, BB]
36
12. Plants genetics
37
General Botany
BIOB 101
12. Plants genetics
How cells carry characteristics
• Genes on chromosomes
– At a specific loci (++ Locus)
• Homologous pairs carry the same
genes at the same locus
– Different versions
• Separation of homologous
chromosomes yields separation of
alleles
38
General Botany
BIOB 101