테스트 크로스

Test cross
전형적인 검정 교차와 두 개의 잠재적 결과를 보여주는 Punnet 제곱. 해당 개체는 자손의 절반이 이형이고 절반이 동형 열성 또는 동형 우성으로 모든 자손이 이형일 수 있습니다.

유전학 지배 법칙에 따라, 지배적 표현형을 발현하는 개인은 지배적 대립유전자의 2개 사본(동형접합 지배적) 또는 각각의 지배적 및 열성 대립유전자의 1개 사본(이종접합 지배적)을 포함할 수 있습니다.[1] 시험 교배를 수행하여 개체가 이형인지 동형인지 여부를 결정할 수 있습니다.[1]

시험 교배에서 해당 개체는 열성 형질에 대해 동형 접합된 다른 개체와 교배되어 시험 교배의 자손을 검사합니다.[2] 동형 접합 열성 개체는 열성 대립유전자만 물려줄 수 있기 때문에 해당 개체가 물려주는 대립유전자가 자손의 표현형을 결정합니다.[3] 따라서 이 테스트는 다음과 같은 두 가지 상황을 산출합니다.

  1. 생산된 자손 중 하나가 열성 형질을 발현하면 해당 개체는 우성 대립 유전자에 대해 이형 접합입니다.[1]
  2. 생산된 모든 자손이 우성 형질을 발현한다면 해당 개체는 우성 대립유전자에 대해 동형접합성입니다.[1]

역사

시험 교배의 첫 번째 사용은 그레고르 멘델(Gregor Mendel)의 식물 교배 실험에서 비롯되었습니다. 완두콩 식물의 우성 형질과 열성 형질의 유전을 연구하는 동안, 그는 우성 형질에 대한 개체의 "의미화"(현재는 접합성이라고 함)가 다음 세대의 발현 패턴에 의해 결정된다고 설명합니다.[4]

1900년대 초 멘델의 연구가 재발견되면서 시험 십자가의 원리를 이용한 실험이 폭발적으로 증가했습니다. 1908년부터 1911년까지 토마스 헌트 모건(Thomas Hunt Morgan)은 드로소필라(Drosophila)의 흰색 눈 색깔 돌연변이의 유전 패턴을 결정하는 동안 시험 교배를 수행했습니다.[5] 이러한 테스트 교차 실험은 성 관련 특성을 발견하는 데 있어 특징이 되었습니다.

교차 유형 검정

시험 교배는 우성 유전자형 또는 표현형을 갖는 개별 유기체와 열성 유전자형 또는 표현형을 나타내는 다른 유기체를 교배하는 것을 포함합니다. 시험 교차의 개념을 더 잘 이해하기 위해 하나 이상의 관심 유전자를 포함하는 다양한 유형의 교차를 탐구해 보겠습니다.

모노하이브리드교차(단일유전자시험교차)

단일 잡종 교배는 하나의 특성의 차이로 구성된 두 개의 순종 부모를 수반하는 수정 과정으로, 결과적인 자손은 단일 잡종이 됩니다. 한 가지 유형의 유전자 또는 표현형만[6] 테스트하는 데 사용됩니다.

"단일 유전자 시험 교배"라고도 불리는 모노하이브리드는 동형접합 자손이 부모로부터 물려받은 이형접합 유전자형을 어떻게 발현하는지 관찰하는 데 사용됩니다.

단일 잡종 교배의 이식은 문자를 사용하여 대립 유전자를 표시하는 것을 포함하며, 열성 대립 유전자는 종종 소문자로 표시되고 우성 대립 유전자는 대문자로 표시됩니다. 부모 세대의 배우자의 유전자형을 포함하여 양쪽 부모의 표현형과 유전자형이 주목됩니다. 게임 조합에 대한 예측은 퍼넷 광장에[7] 구축됩니다.

멘델(Mendel)은 모노 하이브리드 교배를 수행하면서 한 쌍의 키가 크고 다른 한 쌍의 왜소한 완두콩 식물로 실험을 시작했습니다. 교차 수분을 통해 생성된 자손 식물은 키가 큰 특성을 나타냈습니다. 이 1세대 잡종들은 F1이라고 불렸고, 그들의 자손들은 효도 또는 F1 자손이라고 불렸습니다.

멘델은 F1 세대에는 없었던 특성이 F2 세대에 다시 나타난 것을 관찰했습니다. 그는 억압된 특성을 열성적인 특성, 표현된 특성을 지배적인[7] 특성이라고 언급했습니다.

디하이브리드십자(2유전자시험십자)

멘델은 또한 단일 형질에 대해 잡종인 두 식물을 교배한 결과를 탐구하기로 결심했습니다. 이 연구는 두 특성의 유전 패턴을 동시에 결정하고 한 특성의 유전이 다른 특성과 독립적으로 유지될 것이라는 가설을 검증하는 것을 목표로 했습니다. 이 실험은 디하이브리드 교배 또는 "2-유전자 시험 교배"로 명명되었으며, 분리의 원칙에 근거를 두고 있습니다. 이중혼성검사 교배를 시행할 때, 두 개의 우성 표현형 특성을 선택하고 이중 열성 특성을 보이는 부모와 교배합니다. 그런 다음 F1 세대의 표현형 특성을 분석합니다. 이러한 시험 교배에서, 시험 대상자가 이형접합인 경우, 전형적으로 1:1:1:1의 표현형 비율이 관찰됩니다[8].

멘델의 아이디어를 시험하기 위해, 그는 두 가지 특징인 종자 색(노란색과 녹색), 종자 모양(둥근 모양과 주름 모양)에 대해 순종으로 만들어진 식물과 복잡한 교배를 수행했습니다. 주름지고 노란 씨앗이 있는 식물과 둥글고 초록 씨앗이 있는 식물을 교배했습니다. Mendel은 이전에 단일 잡종과의 교차 테스트를 통해 원형과 노란색 종자가 순종 교배에서 우세할 것으로 예상했으며, 이를 관찰했습니다[9].

모델 유기체에서의 응용

자유롭게 사는 투명 선충(회충)인 예쁜꼬마선충의 현미경 이미지.

테스트 크로스는 다양한 용도로 사용됩니다. 예쁜꼬마선충과 노랑초파리와 같은 모델 유기체는 일반적으로 시험 교배에 사용됩니다. 이러한 유기체에서 시험 교배를 수행하기 위한 기본 절차는 다음과 같습니다.

예쁜꼬마선충

노랑초파리

C. elegans와 테스트 크로스를 수행하려면 알려진 열성 유전자형을 가진 웜과 알려지지 않은 유전자형의 웜을 한천 플레이트에 놓습니다. 수컷과 헤르마프로다이트 벌레가 짝짓기를 하고 자손을 낳을 시간을 갖도록 합니다. 현미경을 사용하여 열성 대 우세 표현형의 비율은 우세 부모의 유전자형을 설명합니다.[10]

D. 멜라노가스터

D. melanogaster와의 테스트 교차를 수행하려면 우성 및 열성 표현형이 알려져 있는 형질을 선택합니다. 붉은 눈 색이 우점적이고 흰색은 열성적입니다. 흰 눈을 가진 처녀 암컷, 붉은 눈을 가진 젊은 수컷을 구해 하나의 관에 담습니다. 자손이 유충으로 나타나기 시작하면 부모선을 제거하고 성체 자손의 표현형을 관찰합니다.[11]

한계

테스트 크로스에는 많은 제한이 있습니다. 일부 유기체는 필요한 표현형을 보여주기 위해 각 세대에서 긴 성장 시간이 필요하기 때문에 시간이 많이 걸리는 과정일 수 있습니다.[12] 많은 수의 자손들도 통계상 신뢰할 수 있는 데이터를 가져야 합니다.[13] 테스트 크로스는 지배력이 완전한 경우에만 유용합니다. 불완전한 우성은 우성 대립유전자와 열성 대립유전자가 함께 모여 자손에서 두 표현형의 혼합을 형성하는 것입니다. 시험 교배는 또한 이형 접합체 형질의 두 가지 표현형이 모두 발현되는 코도미트 유전자에는 적용되지 않습니다. 또 다른 한계는 유전자의 발현이 다른 유전자의 발현에 의해 제압되는 에피스테틱 돌연변이에 대한 것입니다. 다유전자 유전이라고 하는 여러 유전자에 의해 형질이 결정될 수도 있습니다. 유전자는 또한 얼마나 발현될지를 결정하는 침투 수준이 다릅니다. 또한 환경은 수많은 유전자의 발현에 영향을 미치기 때문에 많은 경우에 테스트 크로스를 적용할 수 없습니다.

유전자형을 결정하는 더 발전된 기술이 등장함에 따라 유전자에서 시험 교배가 덜 널리 퍼지고 있습니다. 유전자 검사와 유전체 지도는 사람의 유전자형에 대한 보다 효율적이고 상세한 정보를 결정할 수 있는 현대적인 발전입니다.[15] 그러나 테스트 크로스는 현재까지도 사용되고 있으며 보다 정교한 기술을 개발할 수 있는 훌륭한 기반을 만들었습니다.

참고문헌

  1. ^ a b c d Gai, J.; He, J. (2013), "Test Cross", Brenner's Encyclopedia of Genetics, Elsevier, pp. 49–50, doi:10.1016/b978-0-12-374984-0.01529-1, ISBN 978-0-08-096156-9, retrieved 2020-10-25
  2. ^ Griffiths JF, Gelbart WM, Lewontin RC, Wessler SR, Suzuki DT, Miller JH (2005). Introduction to Genetic Analysis. New York: W.H. Freeman and Co. pp. 34–40, 473–476, 626–629. ISBN 0-7167-4939-4.
  3. ^ Freeman, S; Harrington, M; Sharp, J (2014). "Using a Testcross to Confirm Predictions". Biological Science (Custom Edition for the University of British Columbia). Toronto, Ontario: Pearson Canada. p. 260.
  4. ^ Mendel, Gregor; Bateson, William (1925). Experiments in plant-hybridisation. Cambridge, Mass.: Harvard University Press. pp. 323–325.
  5. ^ "Thomas Hunt Morgan and the Discovery of Sex Linkage Learn Science at Scitable". www.nature.com. Retrieved 2020-10-25.
  6. ^ "12.2C: The Punnett Square Approach for a Monohybrid Cross". Biology LibreTexts. 2018-07-12. Retrieved 2024-02-15.
  7. ^ a b "Overview On Monohybrid Cross - Definition & Example". BYJUS. Retrieved 2024-02-15.
  8. ^ "Test Crosses Learn Science at Scitable". www.nature.com. Retrieved 2024-02-15.
  9. ^ "Gregor Mendel and the Principles of Inheritance Learn Science at Scitable". www.nature.com. Retrieved 2024-02-15.
  10. ^ Fay, David S. (2018). "Classical genetic methods". WormBook: The Online Review of C. Elegans Biology. WormBook: 1–58. doi:10.1895/wormbook.1.165.1. PMC 4127492. PMID 24395816.
  11. ^ Lawrence, Peter A. (1995). The making of a fly : the genetics of animal design. Oxford [England]: Blackwell Science. ISBN 0-632-03048-8. OCLC 24211238.
  12. ^ Orias, Eduardo (2012). "Chapter 10 - Tetrahymena thermophila Genetics: Concepts and Applications". Methods in Cell Biology. Vol. 109. Elsevier. pp. 301–325. doi:10.1016/B978-0-12-385967-9.00010-4. ISBN 978-0-12-385967-9. PMID 22444149.
  13. ^ Lobo, I. "Genetics and Statistical Analysis Learn Science at Scitable". www.nature.com. Retrieved 2020-10-25.
  14. ^ "Epistasis". www.genome.gov. Retrieved 2024-02-15.
  15. ^ Özgüç, Meral (2011). "Genetic testing: predictive value of genotyping for diagnosis and management of disease". EPMA Journal. 2 (2): 173–179. doi:10.1007/s13167-011-0077-y. ISSN 1878-5077. PMC 3405385. PMID 23199147.