บทที่ 1 พันธุศาสตร์ของเมนเดล

หนา้ 1 บทที่ 1 พันธศุ าสตรข์ องเมนเดล บทนา เกรเกอร์ โยฮัน เมนเดล ได้รับการยกย่องให้เป็นบิดาแห่งวิชาพันธุ์ศาสตร์เน่ืองจากเป็นผู้ อธิบายพืน้ ฐานของการถา่ ยทอดลกั ษณะทางพนั ธกุ รรมเปน็ คนแรก เมนเดลเปน็ ชาวออสเตรียบวชเป็น พระในศาสนาคริสต์ที่เซนต์โทมัส ในเมืองบรุนบ์ (ปัจจุบันคือเมืองเบรอโน ประเทศสาธารณรัฐเชค) เมนเดลได้เข้าศึกษาท่ีมหาวิทยาลัยเวียนนา และศึกษาในหลายด้านได้แก่ ฟิสิกส์ คณิตศาสตร์ เคมี ชีววทิ ยา ธรณวี ิทยา และธรรมชาตวิ ิทยา เมนเดลยังทาหนา้ ทเ่ี ป็นครสู อนวชิ าวิทยาศาสตร์อีกดว้ ย ในชว่ งกลางปี ค.ศ. 1860 เมนเดลไดใ้ ช้ความรูท้ างด้านคณิตศาสตร์มาใช้อธิบายการศึกษาพืช ลูกผสมที่เกิดขึ้นในการทดลองของเขา ซึ่งยังใช้ได้มาจนถึงปัจจุบัน โดยเขาได้เขียนรายงานการศึกษา การถ่ายทอดทางพันธุกรรมของลักษณะบางอย่างในถั่วลันเตาออกมา ปัจจุบันรายงานน้ียังคงเป็น ตัวอย่างหน่ึงท่ีแสดงถึงการออกแบบการทดลองและการอธิบายผลที่เกิดข้ึนได้เป็นอย่างดี จาก การศึกษาของเมนเดลจึงได้ตั้งเป็นทฤษฎีว่าลักษณะของส่ิงมีชีวิตถ่ายทอดอย่างไร และเข้ามาร่วมกัน เป็นลูกผสมอย่างไร ซ่ึงเป็นพื้นฐานของการศึกษาการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรมในส่ิงมีชีวิตมา จนถึงปัจจบุ ัน 1.1 การทดลองของเมนเดล เมนเดลได้เลือกทาการทดลองกับถ่ัวลันเตา (Pisum sativum) ซึ่งมีข้อดีคือ ถั่วลันเตามี ลกั ษณะท่ีแตกตา่ งกนั อย่างเหน็ ได้ชัด เปน็ พชื ทผ่ี สมตวั เอง (self-fertilization) ก่อนดอกจะบานทาให้ ได้ถั่วพันธุ์แท้ตามธรรมชาติแต่สามารถคุมควบคุมการผสมข้ามระหว่างพันธุ์ได้ง่ายโดยการตัดอับ ละอองเกสรตัวผ้ทู ้งิ ก่อนท่จี ะมีการผสมตวั เอง แลว้ ใช้ถงุ บาง ๆ คลุมไว้จนกระท่งั เซลลไ์ ขเ่ จริญเต็มที่จึง นาเกสรตัวผู้จากต้นอื่นท่ีต้องการผสมมาผสมแทน และเป็นพืชท่ีปลูกง่ายอายุการเก็บเกี่ยวส้ันให้ลูก เปน็ จานวนมากจงึ ทาให้ใช้เวลาเพียงฤดเู ดยี วก็สามารถติดตามการถ่ายทอดพันธุกรรมไดห้ ลายรนุ่ เมื่อเมนเดลเริม่ ศึกษาถ่วั ลันเตาโดยการรวบรวมถั่วลันเตาที่มีลกั ษณะแตกต่างกันอย่างเห็นได้ ชัด 7 ลักษณะ (characters) ซ่ึงแต่ละลักษณะจะมีลักษณะพันธ์ุ (trait หรือ variant) ที่แตกต่าง 2 แบบ (ตารางที่ 1.1) เช่นลักษณะสีดอกจะมีลักษณะพันธ์ุท่ีแตกต่างกัน 2 แบบ คือ ดอกสีม่วง และ ดอกสีขาว โดยเมนเดลใช้เวลา 2 ปี เพื่อทดสอบพันธ์ุถั่วลันเตาว่าเป็นสายพันธุ์แท้ (true-breeding หรือ pure line) โดยปล่อยให้ถั่วลันเตามีการผสมตัวเองหลายครั้ง ยกตัวอย่างเช่น ถ้าต้นถั่วลันเตา ดอกสีม่วงผสมตัวเองแล้วให้ลูกเป็นต้นถ่ัวลันเตาดอกสีม่วงหมดเมนเดลจัดว่าต้นถั่วลันเตาต้นน้ันเป็น พนั ธแ์ุ ท้ แตถ่ ้าปลอ่ ยให้ตน้ ถัว่ ลนั เตาดอกสีมว่ งผสมตวั เองแลว้ ได้ลกู ออกมามีท้งั ต้นถว่ั ลนั เตาดอกสีม่วง และต้นถ่วั ลนั เตาดอกสีขาวแสดงว่าตน้ ถวั่ ลนั เตานั้นไม่ใชพ่ ันธแ์ุ ท้

หน้า 2 เมื่อเมนเดลได้ต้นถั่วลันเตาที่เป็นพนั ธแ์ุ ท้ของแต่ลักษณะพนั ธุแ์ ล้วจึงทาการผสมข้าม (cross หรือ hybridization) ระหวา่ งถัว่ ลนั เตาพันธุ์แทท้ ่มี ีลักษณะพันธ์ทุ ่แี ตกต่างกนั เช่น ในการศกึ ษาสีดอก เมนเดลจะใช้ถว่ั ลันเตาพันธ์แุ ทด้ อกสีมว่ งผสมข้ามกับถั่วลนั เตาพนั ธ์ุแท้ดอกสขี าว โดยใช้กรรไกรตดั เอา ยอดเกสรตัวผู้จากดอกสีม่วงที่ยังไม่มีการปฏิสนธิออก ต้นนี้จะถูกทาเป็นต้นตัวเมียเม่ือเซลล์ไข่เจริญ เต็มที่ จงึ เอาเกสรตวั ผู้จากต้นดอกสขี าวไปใสท่ ี่เกสรตัวเมียของต้นดอกสมี ่วงท่เี อาเกสรตัวผู้ออกไปแล้ว เพือ่ ทาการผสมขา้ ม เมลด็ จากตน้ ดอกสมี ว่ งเมอื่ นาไปปลกู จะไดต้ น้ ที่เปน็ ลูกผสม (hybrids) (รูปที่ 1.1) 1. ตัดเกสรตวั ผูข้ องตน้ ดอกสมี ว่ งออก (ต้นแม)่ รุ่นพ่อแม่ (P generation) 1. นาเกสรตัวผจู้ ากดอกสี 3. ไข่ทีไ่ ดร้ บั การผสมเจริญมาเปน็ เมล็ด ขาวแตะบนเกสรตัวเมีย ของดอกสีม่วง ลกู รุ่นทหี่ นึง่ (F1 generation) 4. นาเมล็ดไปปลูก 5. ลกู ผสมรุ่นที่ 1 เปน็ ดอกสีมว่ งทั้งหมด รปู ท่ี 1.1 วิธีผสมตน้ ถว่ั ลันเตาของเมนเดล (ทมี่ า Brooker, 2012)

หน้า 3 ตารางท่ี 1.1 ลักษณะถ่ัวลนั เตาท่ีเมนเดลไดท้ าการศึกษา (ทม่ี า Brooker, 2012) ลักษณะ (character) ลกั ษณะพนั ธ์ุ (trait หรือ variant) สีดอก ดอกสมี ่วง ดอกสขี าว ตาแหน่งของดอก ตาข้าง ปลายยอด สขี องเมล็ด เมลด็ สีเหลอื ง เมลด็ สีเขียว รปู ร่างเมล็ด เมลด็ เรียบ เมลด็ ยน่ รูปร่างฝัก สขี องฝกั ฝักเต็ม ฝกั คอด สเี ขียว สเี หลอื ง ความสูง ต้นสงู ต้นเต้ยี 1.2 กฎการแยกตวั ของหน่วยพนั ธุกรรม เมนเดลได้ทาการผสมพันธุ์ถั่วลันเตาโดยใช้ต้นพันธ์ุแท้ลักษณะพันธต์ุ ่าง ๆ ผสมข้ามกัน โดย พจิ ารณาลกั ษณะหน่ึงลกั ษณะในการจับคู่ผสม (monohybrid cross) เช่น ในการศกึ ษาลกั ษณะความ สูงของตน้ ถั่วลันเตาจะใช้ถั่วลนั เตาพันธ์ุแทต้ ้นสูงผสมข้ามกับถั่วลันเตาพันธุ์แท้ตน้ เตีย้ ผลจากการผสม ข้ามพบวา่ ลูกทีไ่ ด้ทง้ั หมดเปน็ ถวั่ ลนั เตาตน้ สูง ลูกในรุน่ แรกนเี้ รียกว่า F1 (first filial generation) จากนนั้ ก็ปล่อยให้ลูกรุ่น F1 ผสมตัวเองตามธรรมชาติแล้วดูลักษณะที่ปรากฏในลูกรุ่นท่ี 2 หรือ F2 (second filial generation) พบว่าลูกท่ีไดเ้ ป็นถ่ัวลันเตาตน้ สูง 787 ต้น และถ่ัวลันเตาต้นเตี้ย 277 ต้น หรือใน

หนา้ 4 อัตราส่วน 1.84 ต่อ 1 หรือในอัตราส่วนประมาณ 3 ต่อ 1 โดยอาจเขียนเป็นแผนภาพการทดลองดัง รปู ท่ี 1.2 เมนเดลไดท้ าการศกึ ษาลกั ษณะอน่ื ๆ อีก 6 ลกั ษณะกใ็ หผ้ ลการทดลองเชน่ เดยี วกนั ลักษณะ ความสูง (ตารางที่ 1.2) ต้นสูงพันธแ์ุ ท้ X ต้นเตย้ี พนั ธุแ์ ท้ รนุ่ พ่อแม่ (P) ตน้ สงู ลูก F1 X ลูก F2 ต้นสงู ตน้ สงู ต้นเตี้ย ต้นสูง รปู ท่ี 1.2 การผสมลักษณะท่ีละลกั ษณะในการจับคผู่ สม (monohybrid cross) ของเมนเดล (ท่มี า Brooker, 2012)

หนา้ 5 ตารางท่ี 1.2 ผลการทดลองผสมลักษณะท่ลี ะลกั ษณะในการจับคู่ผสม (monohybrid cross) ของ เมนเดล พ่อแม่ ลกู F1 ลกู F2 อัตราสว่ น ตน้ สูง x ต้นเต้ยี ต้นสงู ต้นสงู : ตน้ เต้ีย = 787 : 277 2.84 : 1 ดอกสีมว่ ง x ดอกสีขาว ดอกสีมว่ ง ดอกสีมว่ ง : ดอกสีขาว = 705 : 224 3.15 : 1 ดอกตาขา้ ง x ดอกปลายยอด ดอกตาขา้ ง ดอกตาขา้ ง : ดอกปลายยอด = 651 : 207 3.14 : 1 เมลด็ สีเหลือง x เมล็ดสเี ขียว เมล็ดสีเหลือง เมล็ดสเี หลือง : เมล็ดสีเขยี ว = 6,022 : 2,001 3.01 : 1 เมล็ดเรียบ x เมลด็ ย่น เมล็ดเรียบ เมลด็ เรียบ : เมลด็ ยน่ = 5,474 : 1,850 2.96 : 1 ฝักสีเขียว x ฝักสีเหลอื ง ฝกั สีเขียว ฝักสเี ขียว : ฝักสเี หลือง = 428 : 152 2.82 : 1 ฝักเต็ม x ฝกั คอด ฝักเตม็ ฝักเต็ม : ฝกั คอด = 882 : 299 2.95 : 1 รวม ลักษณะเดน่ ลกั ษณะเด่น : ลกั ษณะด้อย = 14,949 : 5,010 2.98 : 1 ที่มา Brooker, 2012 ข้อมูลในตารางท่ี 1.2 ลูกรุ่น F1 ได้จากการผสมข้ามและลูกรุ่น F2 ได้จากการผสมตัวเองของ ลูกรุ่น F1 จากผลการทดลองที่ได้เมนเดลสรุปว่า ลักษณะที่ปรากฏในรุ่น F1 เป็นลักษณะเด่น (dominance) และเรยี กลกั ษณะทห่ี ายไปในรุน่ F1 ว่าลักษณะด้อย (recessive) และลกั ษณะท่หี ายไป ในลูก F1 จะกลับมาปรากฎในรนุ่ F2 อีก โดยอัตราส่วนระหวา่ งลักษณะเด่นต่อลักษณะด้อยประมาณ 3 ตอ่ 1 เสมอ ใน 7 ลักษณะของถั่วลนั เตาทีเ่ มนเดลใช้ศกึ ษา จากผลการทดลองดังกลา่ วทาให้เมนเดล ตั้งสมมุติฐานเพ่ืออธิบายปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นว่า ลักษณะต่าง ๆ ทางพันธุกรรมจะถูกถ่ายทอดจาก พ่อแม่ไปยังลูกจะถูกควบคุมด้วยปัจจัยท่ีเรียกว่าแฟกเตอร์ (factors) โดยแฟกเตอร์เหล่านี้จะปรากฏ อยู่เป็นคู่ เม่ือพ่อแม่สร้างเซลล์สืบพันธ์ุ (gametes) แฟกเตอร์ที่อยู่เป็นคู่จะแยกออกจากกันซ่ึง แฟกเตอร์เพยี งอันเดียวเท่าน้ันจะไปอยู่ในแต่ละเซลล์สืบพันธ์ุ เมื่อเกิดการผสมพันธุ์ระหวา่ งพอ่ กบั แม่ เซลลส์ ืบพันธจ์ุ ากพ่อและแมจ่ ะมารว่ มตวั กนั เกิดลูกผสมขึ้นซึง่ ลูกผสมจะได้รับแฟกเตอรห์ น่งึ จากเซลล์ สืบพันธขุ์ องพ่อ และอกี แฟกเตอร์หน่ึงจากเซลล์สบื พันธุ์ของแม่ แฟกเตอร์ดงั กลา่ วก็จะกลับมาปรากฏ อยู่เป็นคู่เหมือนเดิม สมมุติฐานนี้ได้กลายเป็นกฎข้อที่หนึ่งของเมนเดลเรียกว่า กฎการแยกตัวของ หนว่ ยพันธกุ รรม (Law of Segregation) สิ่งที่เมนเดลเรียกว่าแฟกเตอร์ ต่อมาในปี ค.ศ. 1909 โจแฮนเซน (Johansen) ได้เปล่ียนมา ใช้คาว่ายีน (gene) คู่ของยีนที่แสดงออกต่างกนั แต่ควบคุมลักษณะเดียวกันเรียกว่า อัลลีล ซึ่งนิยมใช้ สัญลักษณ์แทนเป็นตัวอักษรภาษาองั กฤษ เช่น ยีนควบคุมความสูง ประกอบด้วย 2 อัลลีล อัลลีลต้น สูงเป็นลักษณะเด่น (dominant allele) นิยมใช้อักษรภาษาอังกฤษตัวพิมพ์ใหญ่ ตัวอย่างน้ีใช้ สญั ลกั ษณ์ T (Tall) ส่วนอัลลีลต้นเตย้ี เปน็ ลักษณะด้อย (recessive allele) นิยมใช้อกั ษรตัวพิมพ์เล็ก ตัวอย่างน้ใี ช้สัญลักษณ์ t อลั ลีล T และ t ทาหนา้ ท่คี วบคุมลกั ษณะความสูงของต้นถ่วั ลันเตาเหมือนกัน ดังนั้นสัญลักษณ์ท่ีใช้เขียนแทนยีนซ่ึงอยู่เป็นคู่ อาจเขียน TT, tt หรือ Tt โดยยีนท่ีประกอบด้วย 2

หน้า 6 อลั ลลี ที่เหมือนกัน เช่น TT และ tt เรียกยีนท่อี ยู่ในสภาพนว้ี ่าอยใู่ นสภาพโฮโมไซกัส (homozygous) พืชหรือสัตว์ท่ีมียีนอยู่ในสภาพโฮโมไซกัสเรียกว่า โฮโมไซโกต (homozygote) ซึ่งจัดเป็นส่ิงมีชีวิต พนั ธุ์แท้ ส่วนยนี ท่ีประกอบดว้ ย 2 อัลลีลทีต่ า่ งกัน เชน่ Tt เรยี กยีนทอี่ ยู่ในสภาพต่างกันวา่ อยู่ในสภาพ เฮเทอโรไซกัส (heterozygous) พืชหรือสัตว์ที่มียีนอยู่ในสภาพเฮเทอโรไซกัสเรียกว่า เฮเทอโรไซโกต (heterozygote) ซ่ึงจัดเป็นส่ิงมีชีวิตพันธ์ุทาง แบบของยีนที่ควบคุมลักษณะที่อยู่เป็นคู่เช่น TT, Tt และ tt เรียกว่า จีโนไทป์ (genotype) ส่วนลักษณะที่ปรากฏออกมาให้เห็นจากการควบคุมของ จีโนไทป์ เชน่ ต้นสงู และต้นเตยี้ เรยี กวา่ ฟีโนไทป์ (phenotype) เมนเดลใช้ร่นุ พอ่ แมท่ ่ีเป็นพันธ์ุแท้ในการทดลอง นั้นคือยีนอย่ใู นสภาพโฮโมไซกสั พ่อหรือแมท่ ี่ ลักษณะต้นสูงจึงมีจีโนไทปเ์ ป็น TT จะสร้างเซลล์สืบพนั ธุช์ นิด T ส่วนพ่อหรือแม่ท่ีมีลักษณะต้นเต้ยี จะมีจีโนไทป์เป็น tt จะสร้างเซลล์สืบพันธ์ุชนิด t เมื่อนามาผสมพันธ์ุกัน ลูกจะได้รับอัลลีลหน่ึงจาก พ่อและอีกอัลลีลหนงึ่ จากแม่ไดล้ กู ผสมรุ่น F1 ที่มีจีโนไทป์ Tt ในการศกึ ษาของเมนเดลพบว่า อลั ลลี ต้น สูง (T) สามารถข่มการแสดงออกของอลั ลลี ต้นเต้ยี (t) ดังน้ันลูก F1 ท่ีได้จงึ แสดงลักษณะตน้ สูงท้งั หมด ลูกผสม F1 สามารถสร้างเซลล์สืบพันธุ์ได้ 2 ชนิด คือเซลล์สืบพันธุ์ท่ีมีอัลลีล T และเซลล์สืบพันธุ์ท่ีมี อัลลลี t ในสัดสว่ นท่เี ทา่ กัน เมื่อทาการผสมตัวเองเซลล์สบื พนั ธุ์ทั้ง 2 ชนิดมีโอกาสเท่า ๆ กนั ในการ มารวมกันเพ่ือให้ลูกรุ่น F2 ซ่ึงมีอัตราส่วนฟีโนไทป์ (phenotype ratio) คือ ต้นสูง : ต้นเต้ีย เท่ากับ 3 : 1 ซง่ึ ลูก F2 ทเ่ี ปน็ ตน้ สงู มี 2 ชนดิ คือ ลูก F2 ที่มจี ีโนไทปเ์ ป็นโฮโมไซโกต TT 1 ส่วน และลกู F2 ท่ี มีจีโนไทป์เฮเทอโรไซโกต Tt 2 ส่วน ลูก F2 ท่ีเป็นต้นเต้ียท้ังหมดเป็น โฮโมไซโกต tt 1 ส่วน สามารถ เขียนเป็นอัตราส่วนจีโนไทป์ (genotype ratio) ของ TT : Tt : tt เทา่ กบั 1 : 2 : 1 (รูปท่ี 1.3)

ร่นุ พ่อแม่ (P) หนา้ 7 ตน้ สงู พันธุแ์ ท้ X ต้นเต้ียพันธแ์ุ ท้ T = ต้นสงู T>t t = ต้นเตยี้ genotype TT tt เซลล์สบื พนั ธุ์ (gamete) T t ลูกรนุ่ F1 ต้นสูง genotype ยีนท่ีอยูเ่ ป็นคแู่ ยกตวั Tt ไปอย่ใู นเกสรตัวผู้และเซลล์ไข่ เซลลส์ ืบพนั ธ์ุ (gamete) T t ลกู ร่นุ F2 X t แม่ พ่อ T Tt TT อัตราสว่ นจโี นไทปข์ องลูกรุ่น F2 คือ T tt TT : Tt : tt = 1 : 2 : 1 T Tt อัตราส่วนฟีโนไทป์ของลูกรุ่น F2 คือ ต้นสงู : ต้นเตยี้ = 3 : 1 รปู ที่ 1.3 การผสมพนั ธถ์ุ ั่วลนั เตาพันธ์ุแท้ต้นสูง (TT) กับพนั ธุ์แทต้ ้นเตี้ย (tt) และลกู ผสมรุ่น F1 และ F2 (ทมี่ า Brooker, 2012)

หนา้ 8 1.3 กฎการแยกจับค่อู ยา่ งอิสระของหนว่ ยพนั ธกุ รรม กฎข้อแรกของเมนเดลอธิบายพฤติกรรมของยีนท่ีควบคุมลักษณะเพียง 1 ลักษณะท่ี ประกอบด้วยอัลลีลท่ีแตกต่างกัน 2 อัลลีล ในการทดลองขั้นต่อไปเมนเดลทาการผสมพันธโ์ุ ดยศึกษา ลักษณะ 2 ลักษณะควบคู่กัน (dihybrid cross) (รูปที่ 1.4) โดยลักษณะแรกคือสีของเมล็ด พบว่ามี เมล็ดสีเหลือง และเมล็ดสีเขียว และลักษณะท่ีสองคือรูปร่างของเมล็ด พบว่ามีเมล็ดเรียบ และเมล็ด ย่น เพ่ือศึกษาพฤติกรรมของยีนท้ัง 2 ตาแหน่ง เมื่อเมนเดลผสมถั่วพันธ์ุแท้เมล็ดเรียบสีเหลืองกับถั่ว พันธุ์แท้เมล็ดย่นสีเขียว ซ่ึงเมนเดลทราบแล้วว่าลักษณะเมล็ดเรียบ และลักษณะเมล็ดสีเหลืองถูก ควบคุมโดยอัลลีลเด่น ส่วนลักษณะเมล็ดย่น และลักษณะเมล็ดสีเขียวถูกควบคุมโดยอัลลีลด้อย เมนเดลพบว่าลูก F1 ท่ีได้เป็นถั่วเมล็ดเรยี บสีเหลืองทั้งหมด เม่ือให้ลูก F1 ผสมตัวเองตามธรรมชาติได้ ลูก F2 ท่มี ลี ักษณะปรากฏดงั นี้ เมล็ดเรยี บสเี หลือง 315 เมลด็ เมลด็ เรียบสีเขยี ว 108 เมล็ด เมลด็ ยน่ สี เหลอื ง 101 เมล็ด เมล็ดยน่ สีเขียว 32 เมล็ด เม่ือพิจารณาสองลักษณะแยกกันพบว่า ลูก F2 ที่ได้มีฟีโนไทป์ของลักษณะเมล็ดเรียบ : ลักษณะเมล็ดย่น เท่ากับ 3 : 1 และอัตราส่วนฟีโนไทป์ของลักษณะเมล็ดสีเหลือง : เมล็ดสีเขียว เท่ากับ 3 : 1 แต่มีพิจารณาสองลักษณะพร้อมกันพบว่า อัตราส่วนฟีโนไทป์ของเมล็ดเรียบสีเหลือง : เมล็ดเรียบสีเขียว : เมล็ดย่นสีเหลือง : เมล็ดย่นสีเขียว เท่ากับ 9 : 3 : 3 : 1 อัตราส่วนน้ีเกิดจากการ คณู ระหว่างอตั ราส่วน 3 : 1 ของลักษณะรูปร่างเมล็ดและลกั ษณะของสีเมลด็ ดังนี้ ลกั ษณะ 3 เมลด็ เรยี บ 1 เมลด็ ยน่ 3 เมล็ดสเี หลือง 9 เมล็ดเรียบ สเี หลอื ง 3 เมล็ดย่น สเี หลอื ง 1 เมลด็ สเี ขียว 3 เมล็ดเรียบ สเี ขียว 1 เมล็ดยน่ สเี ขียว เมนเดลได้อธิบายปรากฏการณ์ดังกล่าวว่า ยีนที่ควบคุมลักษณะเมล็ดจะมีความเป็นอิสระใน การแยกตัวไปรวมกับยนี ที่ควบคุมลักษณะสีเมล็ดเม่ือมีการสร้างเซลล์สืบพันธุ์ และได้ต้ังกฎข้อท่ีสอง ข้ึน เรียกว่า กฎการแยกจับคู่อย่างอิสระของหน่วยพันธกุ รรม (law of independent assortment) มีใจความว่า ยีนที่ควบคุมลักษณะหน่ึงจะมีความเป็นอิสระในการแยกตัวไปรวมกับยีนที่ควบคุม ลักษณะอน่ื เมื่อมกี ารสรา้ งเซลล์สบื พนั ธุ์

หนา้ 9 รุ่นพอ่ แม่ (P) เมล็ดเรียบสเี หลอื งพันธแุ์ ท้ X เมล็ดยน่ สเี ขยี วพนั ธุแ์ ท้ genotype RRYY rryy เซลล์สืบพันธุ์ RY ry ลูกรุ่น F1 เมล็ดเรียบสเี หลืองท้งั หมด genotype เมล็ดเรยี บสเี หลือง RrYy เมลด็ เรยี บสีเหลอื ง ลกู F1 ผสมตวั เอง X genotype RrYy RrYy เซลล์สบื พันธ์ุ RY Ry rY ry RY Ry rY ry ♀ ♂ RY Ry rY ry R = เมล็ดเรียบ RY RRYY RRYy RrYY RrYy r = เมล็ดย่น R > r Y = เมลด็ สเี หลือง y = เมล็ดสีเขียวY > y Ry RRYy RRyy RrYy Rryy อัตราส่วนจีโนไทป์ rY RrYY RrYy rrYY rrYy 1 RRYY : 2 RRYy : 1 RRyy 2 RrYY : 4 RrYy : 2 Rryy 1 rrYY : 2 rrYy : 1 rryy Ry RrYy Rryy rrYy Rryy รูปที่ 1.4 การผสมพันธถ์ุ ่วั ลันเตาโดยศกึ ษา 2 ลกั ษณะควบคู่กัน (dihybrid cross) (ทมี่ า Brooker, 2012) จากรปู ที่ 1.4 สามารถอธิบายได้ดังน้ี ถา้ กาหนดใหอ้ ัลลีลเมล็ดเรยี บ คอื R, อลั ลีลเมลด็ ยน่ คอื r, อัลลีลเมล็ดสีเหลือง คือ Y และอัลลีลเมล็ดสีเขียว คือ y โดยอัลลีล R ข่มอัลลีล r และ อัลลีล Y ข่มอัลลีล y เม่ือทาการผสมพ่อแม่พันธ์ุแท้เมล็ดเรียบสีหลือง จีโนไทป์ RRYY จะสร้างเซลล์สืบพันธุ์ ชนิด RY กบั พนั ธแ์ุ ทเ้ มล็ดสียน่ สีเขียว จีโนไทป์ rryy จะสรา้ งเซลลส์ ืบพันธุ์ชนิด ry เมอื่ นามาผสมพันธุ์ กนั ลกู จะไดร้ ับเซลลส์ บื พนั ธุ์จากพอ่ และแม่ได้ลกู ผสมรุ่น F1 ท่มี จี ีโนไทป์ RrYy ซึง่ มีฟีโนไทป์เป็นเมล็ด

หน้า 10 เรียบสีเหลืองทั้งหมด เม่ือปล่อยให้ลูกร่นุ F1 ผสมตัวเอง (RrYy x RrYy) เซลล์สืบพันธ์ุของรุ่น F1 จะมี ทงั้ หมด 4 ชนิด คือ RY , Ry , rY , ry ในสัดส่วนทเ่ี ทา่ กัน ซึ่งเซลล์สืบพนั ธุ์ท้งั 4 ชนดิ เกิดจากอลั ลลี R มคี วามเป็นอสิ ระในการแยกตัวไปรวมกับอัลลีล Y หรอื y ในเซลลส์ บื พนั ธ์ุเดยี วกันในโอกาสเท่ากัน ใน ขณะเดียวกันอัลลีล r ก็มีความเป็นอิสระในการแยกตัวไปร่วมกับอัลลีล Y หรือ y ในเซลล์สืบพันธุ์ เดียวกันในโอกาสเท่ากัน ดังนั้น ลูกรุ่น F2 ท่ีเกิดจากการร่วมตัวของเซลล์สืบพันธุ์ท้ัง 4 ชนิดท่ีพ่อแม่ สร้างขึ้นจึงเป็นไปได้ทั้งหมด 16 แบบ โดยประกอบด้วยจีโนไทป์ท้ังหมด 9 แบบ คือ RRYY : RRYy : RRyy : RrYY : RrYy : Rryy : rrYY : rrYy : rryy ในอัตราส่วน 1 : 2 : 1 : 2 : 4 : 2 : 1 : 2 : 1 และ ประกอบดว้ ย ฟไี นทป์ 4 แบบ คือ เมล็ดเรยี บ สีเหลือง : เมลด็ เรียบ สเี ขยี ว : เมล็ดย่น สเี หลือง : เมล็ด ยน่ สเี ขยี ว ในอตั ราสว่ น 9 : 3 : 3 : 1 1.4 การหาจานวนชนดิ และอตั ราสว่ นของเซลลส์ ืบพนั ธ์ุ จโี นไทป์ และฟีโนไทป์ 1.4.1 การหาจานวนชนิดของเซลล์สืบพนั ธ์ุ จากการทดลองผสมพันธ์ุโดยศึกษาลักษณะ 2 ลักษณะควบคู่กัน (dihybrid cross) สามารถใช้หาจานวนชนิดของเซลล์สืบพันธุ์ได้ โดยจานวนชนิดของเซลล์สืบพันธุ์เท่ากับ 2n โดยที่ n เท่ากับจานวนคู่ของยีนท่ีอยู่สภาพเฮเทอโรไซกัส วิธีท่ีนิยมในการหาชนิดของเซลล์สืบพันธุ์คือวิธีการ ต่อกงิ่ หรือแขน (branching system) เพราะเปน็ วิธีที่สะดวก รวดเร็ว โดยเฉพาะจีโนไทป์ท่มี ียนี หลาย ๆ คู่ วิธีนี้เร่ิมต้นจากการนายีนแต่ละคู่ท่ีมีอยู่ในจีโนไทป์มาแยกให้อยู่ในสภาพเด่ียว และใช้ยีนคู่แรกท่ี อยู่ในสภาพเดี่ยวเป็นตัวต้ังต้น และนายีนค่ถู ัดมาไปตอ่ เป็นกิง่ หรอื เปน็ แขนไปเรื่อย ๆ จนครบทกุ คูข่ อง จีโนไทป์ ซ่ึงชนิดของเซลล์สืบพันธุ์ท่ีได้จะมีอัตราส่วนเท่ากัน เช่น การหาเซลล์สืบพันธ์ุของจีโนไทป์ ตอ่ ไปนี้ RrYy จานวนชนิดของเซลลส์ ืบพันธ์ุ 2n = 22 = 2 x 2 = 4 ชนิด ดังนี้ Y RY R y Ry Y rY r y ry

หนา้ 11 AABb จานวนชนิดของเซลล์สบื พนั ธ์ุ 2n = 21 = 2 ชนิด ดังน้ี ABC B AB ABc AbC A Abc b Ab AaBbCc จานวนชนิดของเซลลส์ ืบพนั ธุ์ 2n = 23 = 2x2x2 = 8 ชนดิ ดงั นี้ C B c A C b c C aBC B c aBc a C abC b c abc AABBCc จานวนชนิดของเซลล์สืบพนั ธุ์ 2n = 2 x 1 = 2 ชนดิ ดังนี้ ABC C ABc AB c 1.4.2 การหาอตั ราส่วนจีโนไทป์ และฟโี นไทป์ ในการหาอัตราส่วนจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกวิธีท่ีนิยมคือวิธีเข้าตาราง (Punnet Squares) การหาอัตราสว่ นจโี นไทปแ์ ละฟโี นไทปด์ ้วยวิธีนเ้ี ราจาเปน็ ต้องรู้จีโนไทปข์ องพอ่ และแม่ เพอ่ื นามาหาชนิดและอัตราส่วนของจีโนไทป์และฟีโนไทป์ของลูกที่จะเกิดข้ึนในการผสมนั้น การหา อตั ราสว่ นจีโนไทป์และฟีโนไทป์ดว้ ยวธิ เี ขา้ ตารางทาได้ดงั นี้

หนา้ 12 1. เขียนจีโนไทป์ของพ่อและแม่ เช่น ถ้าผสมพ่อแม่ท่ีเป็นเฮเทอโรไซโกตของลักษณะต้นสูง ซึ่งตน้ พ่อจะสร้างเซลลส์ บื พันธคุ์ อื ละอองเกสรตัวผู้ และตน้ แม่จะสร้างเซลลส์ บื พนั ธ์ุคือไข่ จโี นไทป์ ของตน้ พ่อ: Tt จโี นไทป์ ของต้นแม่: Tt 2. เขยี นชนดิ ของเซลลส์ บื พันธท์ุ ่ตี น้ พ่อและตน้ แม่สร้างขึน้ โดยชนิดของเซลล์สบื พันธุส์ ามารถ หาได้โดยใช้วธิ ีแตกแขนง ตน้ พ่อจโี นไทป์ Tt ชนดิ ของเซลล์สืบพนั ธ์ทุ ี่พ่อสรา้ งขึน้ T และ t ต้นแมจ่ โี นไทป์ Tt ชนดิ ของเซลลส์ ืบพันธุทแ่ี มส่ รา้ งขน้ึ T และ t 3. จากนนั้ สร้างตาราง โดยใหจ้ านวนช่องของแถวในแนวตั้งเทา่ กับจานวนเซลล์สืบพนั ธุ์เพศผู้ และจานวนช่องของแถวในแนวนอนเท่ากับจานวนเซลล์สืบพันธเ์ุ พศเมีย เช่นในตัวอย่างจะมีช่องของ แถวในแนวตง้ั เท่ากบั 2 และช่องของแถวในแนวนอนเทา่ กับ 2 พ่อ แม่ T t T t 4. เขยี นจโี นไทป์ท่เี ป็นไปไดข้ องลูกทเ่ี กดิ จากการผสมระหว่างเซลล์สืบพนั ธข์ุ องพอ่ และแม่ลง ไปในชอ่ งวา่ งของตาราง เช่น เมือ่ เซลล์สืบพันธ์ T ของพอ่ ผสมกบั เซลล์สืบพันธุ์ T ของแม่ ลูกท่ีเกดิ ข้ึน จะมีจีโนไทปเ์ ปน็ TT พอ่ แม่ T t TT Tt T ตน้ สงู ตน้ สงู t Tt Tt ตน้ สูง ตน้ เต้ยี 5. นับจานวนจีโนไทป์จากตาราง เพื่อหาอัตราส่วนจีโนไทป์และอัตราส่วนฟีโนไทป์ จาก ตัวอย่างจีโนไทป์ในตารางคือ TT, Tt และ tt เท่ากับ 1 : 2 : 1 ดังนั้นอัตราส่วนจีโนไทป์เท่ากับ TT : Tt : tt เท่ากับ 1 : 2 : 1 ส่วนการหาจานวนฟีโนไทป์โดยเราต้องรู้ว่าลักษณะใดเป็นลักษณะเด่น ลักษณะใดเป็นลักษณะด้อย ในตัวอย่างลักษณะต้นสูงคือลักษณะเด่น (T) และลักษณะต้นเตี้ยคือ

หนา้ 13 ลักษณะด้อย (t) ดังน้ันจีโนไทป์ TT และ Tt จะมีฟีโนไทป์เป็นต้นสูง ในขณะท่ีจีโนไทป์ tt จะมี ฟโี นไทปเ์ ป็นตน้ เตี้ย ดงั นนั้ ในตารางจะมอี ตั ราส่วนฟโี นไทป์ ต้นสูง : ตน้ เตีย้ เทา่ กับ 3 : 1