L'hérédité monohybride est l'hérédité d'un seul caractère, c'est-à-dire la hauteur de la plante. Elle implique l'hérédité de deux allèles d'un même gène. Lorsque la génération F 1 a été autofécondée, Mendel a remarqué que 787 des 1064 plantes F 2 étaient hautes, tandis que 277 des 1064 étaient naines. Le trait nain a disparu dans la génération F 1 pour réapparaître dans la génération F 2 . Le terme génotype est la constitution génétique d'un individu. Le terme phénotypefait référence à la caractéristique observable d'un organisme. Dans un croisement génétique, les génotypes et les phénotypes de la progéniture, résultant de la combinaison de gamètes pendant la fécondation, peuvent être facilement compris à l'aide d'un diagramme appelé Punnett's Square du nom d'un généticien britannique Reginald C.Punnett. Il s'agit d'une représentation graphique pour calculer la probabilité de tous les génotypes possibles de descendants dans un croisement génétique. La loi de dominance et la loi de ségrégation donnent une explication appropriée au croisement monohybride de Mendel.
Croisement réciproque - Dans une expérience, les plantes de pois de grande taille ont été pollinisées avec les pollens d'une plante naine de reproduction pure, le résultat était toutes les plantes de grande taille. Lorsque les types parentaux étaient inversés, le pollen d'une grande plante était utilisé pour polliniser un plant de pois nain qui ne donnait que des plantes hautes. Le résultat était le même - Toutes les plantes hautes.
Les accouplements Tall 
x Dwarf 
et Tall x Dwarf se font dans les deux sens, appelés croisements réciproques. Les résultats des croisements réciproques sont les mêmes. Il a donc été conclu que le trait ne dépend pas du sexe. Les résultats des croisements monohybrides de Mendel n'étaient pas dépendants du sexe.
Le gène de la hauteur de la plante a deux allèles : Tall (T) x Dwarf (t). L'analyse phénotypique et génotypique des croisements a été démontrée par la méthode Checker board ou par la méthode Forkline.
1. L'approche analytique et empirique de Mendel
Mendel a choisi deux traits contrastés pour chaque personnage. Il semblait donc logique que deux facteurs distincts existent. En F 1 le trait récessif et ses facteurs ne disparaissent pas et ils sont cachés ou masqués pour ne réapparaître que dans ¼ de la génération F 2 . Il a conclu que les allèles grands et nains de l'hétérozygote F 1 se séparent au hasard en gamètes. Mendel a obtenu un rapport de 3: 1 en F 2 entre le trait dominant et récessif. Il a été le premier scientifique à utiliser ce type d'analyse quantitative dans une expérience biologique. Les données de Mendel concernent les proportions de descendants.
L'approche analytique de Mendel est vraiment une réalisation scientifique exceptionnelle. Son travail méticuleux et ses expériences d'élevage exécutées avec précision ont suggéré que des unités particulaires discrètes d'hérédité sont présentes et qu'elles sont transmises d'une génération à l'autre. Maintenant, ils sont appelés gènes. Les expériences de Mendel étaient bien planifiées pour déterminer les relations qui régissent les traits héréditaires. Cette logique s'appelle une approche empirique. Les lois issues d'une approche empirique sont appelées lois empiriques.
2. Croix d'essai
Le test croisé consiste à croiser un individu de génotype inconnu avec un homozygote récessif.
Dans le croisement monohybride de Mendel, toutes les plantes sont hautes en génération F 1 . Dans F 2 , les plantes hautes et naines étaient dans un rapport de 3: 1. Mendel a autopollinisé les plantes naines F 2 et a obtenu des plantes naines dans les générations F 3 et F 4 . Il en a donc conclu que le génotype du nain était homozygote (tt). Les génotypes des plantes hautes TT ou Tt de F 1 et F 2 ne peuvent pas être prédits. Mais comment savoir si une grande plante est homozygote ou hétérozygote ? Pour déterminer le génotype d'une grande plante, Mendel a croisé les plantes de F 2avec la plante naine récessive homozygote. C'est ce qu'il a appelé une croix d'essai. Les descendances du croisement test peuvent être facilement analysées pour prédire le génotype de la plante ou de l'organisme test. Ainsi, dans un croisement d'essai typique, un organisme (plants de pois) présentant un phénotype dominant (dont le génotype doit être déterminé) est croisé avec le parent récessif au lieu d'un auto-croisement. Le test croisé est utilisé pour identifier si un individu est homozygote ou hétérozygote pour le caractère dominant.
Si cross test hétérozygote grand
Si cross test homozygote grand
3. Croix arrière
· Le rétrocroisement est un croisement d'un hybride F 1 avec l'un quelconque des génotypes parentaux. La croix arrière est de deux types; ce sont des rétrocroisements dominants et des rétrocroisements récessifs.
· Il s'agit du croisement entre la progéniture F 1 avec l'un ou l'autre des deux parents.
· Lorsque les descendants F 1 sont croisés avec les parents dominants, tous les F 2 développent un caractère dominant et aucun individu récessif n'est obtenu dans la descendance.
· Si l'hybride F 1 est croisé avec les individus parents récessifs des deux phénotypes apparaissent en proportion égale et ce croisement est spécifié comme croisement test.
· Le rétrocroisement récessif permet d'identifier l'hétérozygotie de l'hybride.
4. Croisement dihybride
C'est un croisement génétique qui implique des individus différant par deux caractères. L'héritage dihybride est l'héritage de deux gènes distincts, chacun avec deux allèles.
Loi de l'assortiment indépendant - Lorsque deux paires de traits sont combinées dans un hybride, la ségrégation d'une paire de caractères est indépendante de l'autre paire de caractères. Les gènes situés dans différents chromosomes s'assortissent indépendamment au cours de la méiose. De nombreuses combinaisons possibles de facteurs peuvent se produire dans les gamètes.
L'assortiment indépendant conduit à la diversité génétique. Si un individu produit des gamètes génétiquement différents, c'est la conséquence d'un assortiment indépendant. Grâce à un assortiment indépendant, les membres maternels et paternels de toutes les paires ont été distribués aux gamètes, de sorte que toutes les combinaisons chromosomiques possibles ont été produites, entraînant une variation génétique. Dans les plantes/organismes à reproduction sexuée, en raison d'un assortiment indépendant, une variation génétique se produit, ce qui est important dans le processus d'évolution. La loi de ségrégation concerne les allèles d'un gène, mais la loi de l'assortiment indépendant traite de la relation entre les gènes.
Le croisement de deux plantes différant par deux paires de traits contrastés est appelé croisement dihybride. En croix dihybride, deux caractères (couleur et forme) sont considérés à la fois. Mendel considérait la forme de la graine (ronde et ridée) et la couleur du cotylédon (jaune et vert) comme les deux caractères. En forme de graine, le rond (R) est dominant sur le ridée (r) ; dans la couleur des cotylédons, le jaune (Y) est dominant sur le vert (y). Par conséquent, le parent reproducteur jaune rond pur est représenté par le génotype RRYY et le parent reproducteur vert ridé pur est représenté par le génotype rryy. Au cours de la formation des gamètes, les gènes appariés d'un caractère s'assortissent indépendamment de l'autre paire. Pendant le F 1 x F 1 fécondation chaque zygote avec une probabilité égale reçoit l'une des quatre combinaisons de chaque parent. Les gamètes résultants seront donc génétiquement différents et ils sont des quatre types suivants :
1) Rond jaune (YR) - 9/16
2) Jaune froissé (Yr) - 3/16
3) Rond vert (yR) - 3/16
4) Vert froissé (an) - 1/16
Ces quatre types de gamètes de dihybrides F 1 s'unissent au hasard dans le processus de fécondation et produisent seize types d'individus en F 2 dans le rapport de 9: 3: 3: 1, comme indiqué sur la figure. Le rapport dihybride 9: 3: 3: 1 de Mendel est un rapport idéal basé sur la probabilité comprenant la ségrégation, l'assortiment indépendant et la fertilisation aléatoire. En reproduisant sexuellement des plantes d'organismes allant des pois de jardin aux êtres humains, les découvertes de Mendel ont jeté les bases de la compréhension de l'hérédité et ont révolutionné le domaine de la biologie. Le croisement dihybride et son résultat ont conduit Mendel à proposer un deuxième ensemble de généralisations que nous avons appelé la loi de Mendel sur l'assortiment indépendant.
Comment le gène froissé rend-il les pois de Mendel froissés ? Découvrez l'explication moléculaire.
La protéine appelée enzyme de ramification de l'amidon (SBEI) est codée par l'allèle sauvage du gène (RR) qui est dominant. Lorsque la graine mûrit, cette enzyme SBEI catalyse la formation de molécules d'amidon hautement ramifiées. Le gène normal (R) a été interrompu par l'insertion d'un morceau d'ADN supplémentaire (0,8 kb) dans le gène, ce qui a donné l'allèle r. Dans la forme mutante homozygote du gène (rr) qui est récessif, l'activité de l'enzyme SBEI est perdue entraînant des pois ridés. La graine ridée accumule plus de saccharose et une forte teneur en eau. Par conséquent, la pression osmotique à l'intérieur de la graine augmente. En conséquence, la graine absorbe plus d'eau et lorsqu'elle mûrit, elle perd de l'eau en séchant. Il se froisse donc à maturité. Lorsque la graine possède au moins une copie du gène dominant normal hétérozygote, l'allèle dominant aide à synthétiser l'amidon,
Le gène froissé rend les pois de Mendel froissés
5. Le croisement test Dihybride
6. Croisement trihybride
Le croisement trihybride démontre que les lois de Mendel sont applicables à l'hérédité de traits multiples. Les lois de Mendel de ségrégation et d'assortiment indépendant s'appliquent également à trois paires de traits caractéristiques contrastés appelés croisement trihybride.
Un croisement entre des parents homozygotes qui diffèrent par trois paires de gènes (c'est-à-dire produisant des trihybrides) est appelé croisement trihybride. Une plante trihybride autofécondée forme 8 gamètes différents et 64 zygotes différents. En cela, une combinaison de trois croisements à paire unique fonctionnant ensemble. Les trois caractères contrastés d'un croisement trihybride sont
7. Extensions de la génétique mendélienne
Outre les croisements monohybrides, dihybrides et trihybrides, il existe des exceptions aux principes mendéliens, c'est-à-dire l'apparition de différents rapports phénotypiques. Les modèles d'hérédité les plus complexes sont les extensions de la génétique mendélienne. Il existe des exemples où le phénotype de l'organisme est le résultat des interactions entre les gènes.
Interaction génique - Un phénotype unique est contrôlé par plus d'un ensemble de gènes, chacun ayant deux allèles ou plus. Ce phénomène s'appelle l'interaction génique. De nombreuses caractéristiques de l'organisme, notamment structurelles et chimiques, qui constituent le phénotype, sont le résultat d'une interaction entre deux ou plusieurs gènes.
Les expériences mendéliennes prouvent qu'un seul gène contrôle un caractère. Mais dans les découvertes post-mendéliennes, diverses exceptions ont été remarquées, dans lesquelles différents types d'interactions sont possibles entre les gènes. Ce concept d'interaction génique a été introduit et expliqué par W. Bateson. Ce concept est également connu sous le nom d'hypothèse factorielle ou d'hypothèse factorielle de Bateson. Selon l'hypothèse factorielle de Bateson, les interactions géniques peuvent être classées comme
· Interactions géniques intragéniques ou Interactions intra alléliques ou alléliques
· Interactions géniques intergéniques ou interactions inter alléliques ou non alléliques