Vekstforsøk, fruktfarge og genlager hos paprika
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.
I et vekstforsøk sådde forskere paprikafrø. Avstanden mellom frøene varierte. Etter seks måneder ble paprikafruktene fra plantene tørket og veid.
Figur 1 illustrerer resultatene fra vekstforsøket.
Forklar hva resultatene fra vekstforsøket med paprika viser.
Paprikaplanter kan ha røde, oransje, gule eller hvite frukter. Fruktfargen bestemmes av to gener som ikke er koblet. Planter som er homozygot recessive for begge genene, gir hvite frukter. Planter som er homozygot recessive for bare ett av genene, gir enten gule eller oransje frukter. Planter som har minst én dominant genvariant / ett dominant allel for begge genene, gir røde frukter.
En plante med oransje frukter ble krysset med en plante med gule frukter. Avkommene var planter som ga røde frukter og planter som ga gule frukter.
Hvilke genotyper hadde foreldregenerasjonen? Begrunn svaret ved å lage et krysningsskjema.
En kultivert paprikapopulasjon er dyrket over lang tid og avlet fram gjennom mange generasjoner. Forskere gjennomførte genetiske analyser av kultivert og av viltvoksende paprika.
Tabell 1 beskriver resultatene.
| Type populasjon | Populasjon nr. | Antallet alleler som bare finnes i denne populasjonen | Gjennomsnittlig antall alleler per gen | Antallet individer |
|---|---|---|---|---|
| Kultivert | 12 | 6 | 6,2 | 23 |
| Kultivert | 14 | 2 | 3 | 16 |
| Kultivert | 20 | 1 | 3 | 20 |
| Kultivert | 19 | 0 | 4,6 | 10 |
| Kultivert | 15 | 0 | 2,8 | 22 |
| Kultivert | 21 | 0 | 2,8 | 23 |
| Kultivert | 16 | 0 | 2,6 | 9 |
| Kultivert | 17 | 0 | 1,4 | 14 |
| Kultivert | 18 | 0 | 1,4 | 10 |
| Kultivert | 13 | 0 | 1 | 10 |
| Viltvoksende | 1 | 16 | 11,1 | 23 |
| Viltvoksende | 2 | 7 | 5,1 | 21 |
| Viltvoksende | 4 | 5 | 7,3 | 22 |
| Viltvoksende | 3 | 3 | 5,6 | 23 |
| Viltvoksende | 6 | 3 | 4,3 | 13 |
| Viltvoksende | 8 | 1 | 5,4 | 23 |
| Viltvoksende | 5 | 1 | 4,2 | 23 |
| Viltvoksende | 9 | 1 | 2,8 | 23 |
| Viltvoksende | 11 | 1 | 2,4 | 23 |
| Viltvoksende | 7 | 0 | 3,4 | 11 |
| Viltvoksende | 10 | 0 | 2,4 | 23 |
Beskriv to forskjeller mellom genlagrene/genreservoarene til kultivert og viltvoksende paprika. Bruk tabell 1.
En av de viltvoksende populasjonene har vært mer geografisk isolert enn de andre populasjonene. Hvilken av populasjonene 1–11 er dette? Begrunn svaret ditt.
Kultiverte populasjoner ble avlet fram fra noen få individer fra viltvoksende populasjoner. Gjør rede for hvordan evolusjonære prosesser kan ha ført til forskjellene mellom genlagrene til kultiverte og viltvoksende paprikapopulasjoner.
Fasit
Fruktproduksjonen per m² øker med tettheten opp til ca. 13 planter per m² og flater så ut. Ved høy tetthet konkurrerer plantene om lys, vann og næringsstoffer, så hver plante gir mindre frukt.
Oransje forelder: aaBb. Gul forelder: AAbb. Avkommet blir AaBb (rødt) og Aabb (gult) i forholdet 1 : 1.
1) De viltvoksende populasjonene har flere alleler som bare finnes i én populasjon (38 mot 9), og flere alleler per gen (i snitt 4,9 mot 2,9).
Populasjon 1. Den har 16 alleler som bare finnes der, langt flere enn de andre. Isolasjon hindrer genflyt, så nye alleler blir værende i populasjonen.
Grunnleggereffekt: få individer tok bare med seg en del av allelene. Genetisk drift i små populasjoner har fjernet flere alleler tilfeldig. Kunstig seleksjon for ønskede egenskaper har redusert variasjonen ytterligere. Lite genflyt hindrer at nye alleler kommer inn.
LøsningsforslagKI-generert
Grafen viser at fruktproduksjonen per m² øker raskt når tettheten øker fra ca. 1 til ca. 13 planter per m². Deretter flater kurven ut på rundt 350–400 g per m². Tettheten øker fra ca. 13 til ca. 53 planter per m², men produksjonen per m² øker nesten ikke.
Da må hver plante gi mindre frukt når plantene står tett. Vi kan anslå fruktproduksjonen per plante ut fra grafen:
Forklaringen er konkurranse innenfor arten. Plantene konkurrerer om begrensende ressurser som lys, vann, næringssalter og plass til røttene. Ved lav tetthet er det nok ressurser til alle, og produksjonen øker med antallet planter. Ved høy tetthet er det ressursene på arealet som begrenser produksjonen. Flere planter deler da de samme ressursene.
Vi kaller genene A/a og B/b og antar at oransje frukter krever aa og gule frukter krever bb:
- rød: minst én A og minst én B
- oransje: aaBB eller aaBb
- gul: AAbb eller Aabb
- hvit: aabb
Avkommet har gule frukter (bb). Da må begge foreldrene ha allelet b, og den oransje forelderen er aaBb.
Det kom ingen oransje eller hvite avkom. Ingen avkom er altså aa. Den gule forelderen må da være AAbb. Var den Aabb, ville vi også fått aaBb (oransje) og aabb (hvit).
Krysningen aaBb × AAbb:
| aB | ab | |
|---|---|---|
| Ab | AaBb (rød) | Aabb (gul) |
Avkommet blir røde og gule planter i forholdet 1 : 1, slik som observert. Med motsatt navnsetting av genene blir svaret AAbb (oransje) og aaBb (gul).
Den første forskjellen er antallet alleler som bare finnes i én populasjon. De viltvoksende populasjonene har til sammen slike alleler. De kultiverte har bare , og sju av ti kultiverte populasjoner har ingen.
Den andre forskjellen er den genetiske variasjonen, målt som antall alleler per gen:
Genlageret til de viltvoksende populasjonene er altså mer variert. Kultivert populasjon 13 har bare ett allel per gen og dermed ingen variasjon i de undersøkte genene. Forskjellen skyldes ikke bare at noen kultiverte prøver har få individer: Populasjon 15 og 21 har 22–23 individer, men bare 2,8 alleler per gen.
Populasjon 1. Den har 16 alleler som ikke finnes i noen annen populasjon, mer enn dobbelt så mange som populasjon 2 med 7. Antallet individer (23) er det samme som i flere andre populasjoner, så det skyldes ikke prøvestørrelsen. At populasjonen også har flest alleler per gen (11,1), er ikke et tegn på genflyt. Mange av allelene er nettopp de som bare finnes her.
En geografisk isolert populasjon har lite eller ingen genflyt med andre populasjoner. Nye alleler som oppstår ved mutasjoner, spres ikke til andre populasjoner. Over lang tid samles det derfor mange alleler som bare finnes i denne populasjonen.
Grunnleggereffekt. De kultiverte populasjonene startet med noen få individer fra viltvoksende populasjoner. Disse individene hadde bare en liten, tilfeldig del av allelene i genlageret. Mange alleler, særlig sjeldne alleler, ble ikke med. Derfor har kultiverte populasjoner færre alleler per gen og få unike alleler.
Genetisk drift. Kultiverte populasjoner er ofte små. I små populasjoner endres allelfrekvensene tilfeldig fra generasjon til generasjon. Over mange generasjoner går alleler tapt, og andre blir fiksert. Det kan forklare at populasjon 13 bare har ett allel per gen.
Kunstig seleksjon. Dyrkerne har valgt ut planter med ønskede egenskaper, for eksempel store frukter, farge eller smak, som foreldre til neste generasjon. Alleler for disse egenskapene øker i frekvens, mens andre alleler for de samme genene forsvinner. Det reduserer variasjonen ytterligere.
Lite genflyt. Kultiverte populasjoner krysses lite med ville populasjoner. Tapte alleler kommer derfor ikke tilbake. De få unike allelene i kultiverte populasjoner (som i populasjon 12) kan ha oppstått ved mutasjoner eller kommet fra ville populasjoner som ikke er med i analysen.
De viltvoksende populasjonene har trolig vært store over lang tid. Mutasjoner har gitt nye alleler, og i store populasjoner går få alleler tapt ved genetisk drift. Derfor har de beholdt stor variasjon.