Das Projekt MENDEL-Garten stellt einen Versuch dar, die Mendelschen Regeln, die von Johann Gregor Mendel 1866 veröffentlicht wurden, anhand der Vererbung von Merkmalen bei der Sonnenblume nachzustellen. Der Versuch läuft ab Mai 2020 im Campusgarten vor dem Forschungsgebäude der Biowissenschaften. Der Versuch soll der Öffentlichkeit zeigen, wie Merkmale vererbt werden. Ebenfalls hoffen wir, dass unsere Idee von Lehramtsstudierenden aufgegriffen wird, um Schülern den Biounterricht in einem eigenen Schulgarten anschaulicher zu machen.

Um die Mendelschen Regeln zu verstehen, ist jedoch Grundwissen erforderlich:

Der Genotyp (Erbbild) ist die Gesamtheit der Erbanlagen eines Organismus. Der Phänotyp (Erscheinungsbild) ist das sich aus der Gesamtheit der Merkmale ergebende äußere Erscheinungsbild eines Organismus. Dieser Phänotyp entsteht als Ergebnis des Zusammenwirkens der Erbanlagen (Genotyp) mit der Umwelt. Die gesamten Erbanlagen sind als DNA auf den Chromosomen gespeichert. In einem diploiden Organismus haben wir einen mütterlichen und einen väterlichen Chromosomensatz vorliegen. Ein Gen ist ein Abschnitt auf den Chromosomen, der für die Ausbildung eines Merkmals verantwortlich ist. Jedes Gen existiert in einem diploiden Organismus in Form von zwei Allelen.

Die Vererbung eines Gens kann unterschiedlich erfolgen:

• Dominant: Das dominante Allel setzt sich bei der Ausbildung des Merkmals durch.
• Rezessiv: Das merkmalunterlegene (unterdrückte) Allel wird als rezessiv bezeichnet. Dieses bildet nicht das Merkmal aus, wenn ein dominantes Allel im Genotyp vorhanden ist. Das Merkmal des rezessiven Allels kommt nur zum Vorschein, wenn beide Allele rezessiv vorliegen.
• Intermediär: Beide Allele tragen zur Ausbildung des Merkmals gleich bei.
• Dominante Allele werden mit großen Buchstaben abgekürzt, rezessive Allele mit kleinen Buchstaben.

In diesem Fall wurden zwei reinerbige (homozygote) Eltern gekreuzt, die sich in einem Merkmal, nämlich der Wuchshöhe unterscheiden. Eine großwüchsige Mutter wurde mit dem Pollen eines kleinwüchsigen Vaters gekreuzt. Das G/g soll für die beiden Allele der Wuchshöhe stehen. G stellt das Allel für großwüchsig dar und wird dominant vererbt. Das g repräsentiert hingegen das Allel für kleinwüchsig und wird rezessiv vererbt. Die Nachkommen der Eltern besitzen alle den gleichen uniformen, heterozygoten Genotyp Gg. Im Phänotyp sind ebenfalls alle uniform großwüchsig. Das dominante Allel G setzt sich durch, wodurch alle Organismen großwüchsig werden. Diese Generation wird als F1-Generation bezeichnet.

Kreuzt man zwei Individuen einer Art, die sich in einem Merkmal, für das sie reinerbig sind, unterscheiden, so sind alle Individuen der ersten Tochtergeneration (F1-Generation) in Bezug auf dieses Merkmal untereinander gleich (uniform).

In diesem Fall wurden zwei reinerbige (homozygote) Eltern gekreuzt, die sich in einem Merkmal, nämlich der Wuchshöhe unterscheiden. Eine großwüchsige Mutter wurde mit dem Pollen eines kleinwüchsigen Vaters gekreuzt. Das G/g soll für die beiden Allele der Wuchshöhe stehen. G stellt das Allel für großwüchsig dar und wird dominant vererbt. Das g repräsentiert hingegen das Allel für kleinwüchsig und wird rezessiv vererbt. Die Nachkommen der Eltern besitzen alle den gleichen uniformen, heterozygoten Genotyp Gg. Im Phänotyp sind ebenfalls alle uniform großwüchsig. Das dominante Allel G setzt sich durch, wodurch alle Organismen großwüchsig werden. Diese Generation wird als F1-Generation bezeichnet.

Kreuzt man die Individuen der F1-Generation unter sich, dann sind die Nachkommen (F2-Generation) nicht mehr gleich, sondern spalten nach einem bestimmten Zahlenverhältnis auf. Bei einem dominant-rezessiven monohybriden Erbgang erhält man ein Verhältnis von 3 : 1.

In diesem Fall wurden zwei F1-Pflanzen gekreuzt, die heterozygot für die Wuchshöhe (Gg) vorliegen. Beide Eltern zeigen aufgrund der Heterozygotie einen großen Wuchstyp (Phänotyp), da die Merkmalsausprägung großwüchsig dominant vererbt wird. Kreuzt man die Eltern miteinander, spalten die Nachkommen nach der Spaltungsregel in einem bestimmten Verhältnis auf: zwei der Nachkommen besitzen den gleichen heterozygoten Genotyp (Gg) wie die Eltern, einer der Nachkommen ist homozygot für das dominante Allel (GG), der andere homozygot für das rezessive Allel (gg).

Die Genotypen der F2-Generation spalten im Verhältnis 1 : 2 : 1 auf, die Phänotypen im Verhältnis 3 : 1 , also drei großwüchsige Sonnenblumen und nur eine kleinwüchsige Sonnenblume.

Kreuzt man Individuen der gleichen Art, die sich in mehreren Merkmalen reinerbig unterscheiden, so gelten für jedes Merkmal die Uniformitäts- und die Spaltungsregel. Neben den Merkmalskombinationen der Eltern treten in der F2-Generation neue Merkmalskombinationen auf. Dies ist für die Züchtung von großem Interesse.

In diesem Beispiel wurden Eltern gekreuzt, deren Genotypen sich in zwei Merkmalen (Wuchshöhe und Blühzeitpunkt) voneinander unterscheiden. Die Mutter stellt eine große, spätblühende Sonnenblume (CMH101) dar, der Vater eine kleinwüchsige, frühblühende Sonnenblume (Romsun V3355). Beide Merkmale werden getrennt voneinander vererbt. Die Bezeichnungen G bzw. g stehen hierbei wieder für die Allele der Wuchshöhe. Die Buchstaben B bzw. b geben in diesem Fall die Allele des Blühzeitpunktes wieder. B steht für das dominante Allel spätblühend, b für das rezessive Allel frühblühend. Beide F1-Pflanzen besitzen denselben heterozygoten Genotyp (GgBb). Durch die Heterozygotie in den beiden Merkmalen ergeben sich 4 unterschiedliche Möglichkeiten für die Gameten: GB, gB, Gb und gb. In der 2. Tochtergeneration kommt es zur Neukombination von Merkmalen. Neben den Phänotypen der Eltern (Mutter - großwüchsige, spätblühende Sonnenblume und Vater - kleinwüchsige, frühblühende Sonnenblume) treten bei den Nachkommen jetzt auch kleine, spätblühende und große, frühblühende Sonnenblumen auf. Wir sehen eine Aufspaltung der Phänotypen im Verhältnis 9 : 3 : 3 : 1 (großwüchsig, spätblühend : großwüchsig, frühblühend : kleinwüchsig, spätblühend : kleinwüchsig, frühblühend).