ลักษณะทางพันธุกรรมของพืชที่มีการถ่ายทอดมาได้อย่างไร

การถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรม
         ลักษณะทางพันธุกรรม คือ ลักษณะของสิ่งมีชีวิตที่ถ่ายทอดจากรุ่นหนึ่งไปยังอักรุ่นหนึ่งได้ โดยทางยีน ซึ่งเป็นหน่วยพันธุกรรม ซึ่งควบคุการถ่ายทอดลักษณะต่างๆ ของสิ่งมีชีวิต ยีนจะอยู่บนโครโมโซมและโคโมโซมจะอยู่ในนิวเคลียสของเซลล์
ลักษณะทางพันธุกรรม จำแนกได้เป็น 2 ประเภท ดังนี้
         1. ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันต่อเนื่อง (continuous variation) เป็นลักษณะทางพันธุกรรม ที่ไม่สามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจน เช่น สีผิว ความสูง น้ำหนัก ไอคิวของคน ลักษณะเหล่านี้ถูกควบคุมด้วยยีนหลายคู่ ยีนจึงมีอิทธิพล ต่อการควบคุม ลักษณะดังกล่าวน้อย แต่สิ่งแวดล้อมจะมีอิทธิพลมาก
         2. ลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแปรผันไม่ต่อเนื่อง (discontinuous variation)เป็นลักษณะทางพันธุกรรมที่มีความแตกต่างกันอย่งชัดเจน เช่น ความสามารถในการห่อลิ้น จำนวนชั้นของตา การถนัดมือขวาหรือมือซ้าย
         ลักษณะเหล่านี้ถูกควบคุมด้วยยีนน้อยคู่ ยีนจึงมีอิทธิพลต่อการควบคุมลักษณะดังกล่าวมาก แต่สิ่งแวดล้อมจะมีอิทธิพลน้อย
         การศึกษาแบบแผนการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุ์กรรมของพืช และสัตว์บางชนิดโดยทั่วไปจะศึกษา ได้จากการทดลองลักษณะทางพันธุ์กรรมในพืช ได้แก่ ความสูง ลักษณะรูปร่างของใบรูปร่างของดอก ขนาดของผล สี ขนาดของลำต้น ความหวาน เป็นต้น
         ฟีโนไทป์ (phenotype) คือ ลักษณะที่ปรากฏให้เห็นภายนอกซึ่งเป็นผลมาจากยีน เช่น ต้น สูง ต้นเตี้ย เมล็ดกลม เมล็ดขรุขระ เป็นต้น
จีโนไทป์ (genotype) คือ ลักษณะของยีนที่อยู่ภายใน จะอยู่กันเป็นคู่ ๆ นิยมใช้สัญลักษณ์เป็นอักษรภาษาอังกฤษตัวพิมใหญ่แทนยีนที่ควบคุมลักษณะเด่น และใช้อักษรตัวพิมเล็กแทนยีนที่ควบคุมลักษณะด้อย เช่น TT, Tt , tt เป็นต้น แบ่งออกได้เป็น 2 ลักษณะ ได้แก่
         1.พันธุ์แท้ (homozygous) คือ ลักษณะของจีโนไทร์ที่มียีนทั้งคู่เหมือนกันซึ่งอาจเป็นยีนที่มีลักษณะเด่นทั้งคู่ เช่น TT, RR หรือแสดงลักษณะด้อย เช่น tt , rr เป็นต้น
         2.พันธุ์ทาง (heterozygous) คือ ลักษณะของจีโนไทร์ ที่มียีนทั้งคู่แตกต่างกัน โดยมียีนแสดงลักษณะเด่น 1 ยีนแสดงลักษณะด้อย 1 ยีน เช่น Tt , Rr เป็นต้น สูตรในการหาจำนวนจีโนไทปและฟีโนไทป์
                  ชนิดของเซลล์สืบพันธุ์ = 2n
                  จีโนไทป์ของลูกที่เกิดมา = 3n
                  ฟีโนไทป์ของลูกที่เกิดมา = 2n
         โดยที่ n คือ จำนวนคู่ของเฮเทอโรไซกัสยีน

          http://www.thaigoodview.com/node/18800

          จากสัญลักษณ์ตัวอักษรภาษาอังกฤษ (TT แทนต้นสูง, tt แทนต้นเตี้ย) แทนยีนที่กำหนด เขียนแผนภาพแสดงยีนที่ควบคุมลักษณะ และผลของการถ่ายทอดลักษณะในการผสมพันธุ์ระหว่างถั่วลันเตาต้นสูงกับถั่วลันเตาต้นเตี้ย และการผสมพันธุ์ระหว่างลูกรุ่นที่ 1 ได้ดังแผนภาพ

          ในลูกรุ่นที่ 1 เมื่อยีน T ที่ควบคุมลักษณะต้นสูงซึ่งเป็นลักษณะเด่น เข้าคู่กับยีน t ที่ควบคุมลักษณะต้นเตี้ยซึ่งเป็นลักษณะด้อย ลักษณะที่ปรากฏจะเป็นลักษณะที่ควบคุมด้วยยีนเด่น ดังจะเห็นว่าลูกในรุ่นที่ 1  มีลักษณะต้นสูงหมดทุกต้น และเมื่อนำลูกรุ่นที่ 1 มาผสมกันเองจะเป็นดังแผนภาพ

              ต่อมานักชีววิทยารุ่นหลังได้ทำการทดลองผสมพันธุ์ถั่วลันเตาและพืชชนิดอื่นอีกหลายชนิดแล้วนำมาวิเคราะห์ข้อมูลทางสถิติคล้ายกับที่เมนเดลศึกษา ทำให้มีการรื้อฟื้นผลงานของเมนเดล จนในที่สุดนักชีววิทยาจึงได้ให้การยกย่องเมนเดลว่าเป็นบิดาแห่งวิชาพันธุศาสตร์

หน่วยพันธุกรรม
โครโมโซมของสิ่งมีชีวิต
           หน่วยพื้นฐานที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต คือ เซลล์มีส่วนประกอบที่สำคัญ 3 ส่วน ได้แก่ นิวเคลียส ไซโทพลาสซึมและเยื่อหุ้มเซลล์ ภายในนิวเคลียสมีโครงสร้างที่สามารถติดสีได้ เรียกว่า โครโมโซม และพบว่าโครโมโซมมีความเกี่ยวข้องกับการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม

โดยทั่วไปสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดหรือสปีชีส์ (species) จะมีจำนวนโครโมโซมคงที่ดังแสดงในตาราง

              โครโมโซมในเซลล์ร่างกายของคน 46 แท่ง นำมาจัดคู่ได้ 23 คู่ ซึ่งแบ่งได้เป็น 2 ชนิด คือ
                        1. ออโตโซม (Autosome) คือ โครโมโซม 22 คู่ (คู่ที่ 1 – 22) ที่เหมือนกันทั้งเพศหญิงและเพศชาย
                         2. โครโมโซมเพศ (Sex Chromosome) คือ โครโมโซมอีก 1 คู่ (คู่ที่ 23) ในเพศหญิงและเพศชายจะต่างกัน เพศหญิงมีโครโมโซมเพศแบบ XX ส่วนเพศชายมีโครโมโซมเพศแบบ XY โดยโครโมโซม Y จะมีขนาดเล็กกว่าโครโมโซม X

ยีน และ DNA
               ยีน เป็นส่วนหนึ่งของโครโมโซม โครโมโซมหนึ่ง ๆ มียีนควบคุมลักษณะต่าง ๆ เป็นพัน ๆ ลักษณะยีน (gene) คือ หน่วยพันธุกรรมที่ควบคุมลักษณะต่าง ๆ จากพ่อแม่โดยผ่านทางเซลล์สืบพันธุ์ไปยังลูกหลาน ยีนจะอยู่เป็นคู่บนโครโมโซม โดยยีนแต่ละคู่จะควบคุมลักษณะที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรมเพียงลักษณะหนึ่งเท่านั้น เช่น ยีนควบคุมลักษณะสีผิว ยีนควบคุมลักษณะลักยิ้ม ยีนควบคุมลักษณะจำนวนชั้นตา เป็นต้น
                ภายในยีนพบว่ามีสารเคมีที่สำคัญชนิดหนึ่ง คือ DNA ซึ่งย่อมาจาก Deoxyribonucleic acid ซึ่งเป็นสารพันธุกรรม พบในสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นพืช สัตว์ หรือแบคทีเรียซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว เป็นต้น
                          DNA เกิดจากการต่อกันเป็นเส้นโมเลกุลย่อยเป็นสายคล้ายบันไดเวียน ปกติจะอยู่เป็นเกลียวคู่

                       ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดจะมีปริมาณ DNA ไม่เท่ากัน แต่ในสิ่งมีชีวิตเดียวกันแต่ละเซลล์มีปริมาณ DNA เท่ากัน ไม่ว่าจะเป็นเซลล์กล้ามเนื้อ หัวใจ ตับ เป็นต้น

ความผิดปกติของโครโมโซมและยีน
                สิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดมีลักษณะแตกต่างกัน อันเป็นผลจากการถ่ายทอดลักษณะทางพันธุกรรม แต่ในบางกรณีพบบุคคลที่มีลักษณะบางประการผิดไปจากปกติเนื่องจากความผิดปกติของโครโมโซมและยีน
                ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เกิดในระดับโครโมโซม เช่น ผู้ป่วยกลุ่มอาการดาวน์ มีจำนวนโครโมโซมคู่ที่ 21 เกินกว่าปกติ คือ มี 3 แท่ง ส่งผลให้มีความผิดปกติทางร่างกาย เช่น ตาชี้ขึ้น ลิ้นจุกปาก ดั้งจมูกแบน นิ้วมือสั้นป้อม และมีการพัฒนาทางสมองช้า
ความผิดปกติทางพันธุกรรมที่เกิดในระดับยีน เช่น โรคธาลัสซีเมีย เกิดจากความผิดปกติของยีนที่ควบคุมการสร้างฮีโมโกลบิน ผู้ป่วยมีอาการซีด ตาเหลือง ผิวหนังคล้ำแดง ร่างกายเจริญเติบโตช้า และติดเชื้อง่าย

                  ตาบอดสี เป็นความผิดปกติทางพันธุกรรมในระดับยีน ผู้ที่ตาบอดสีจะมองเห็นสีบางชนิด เช่น สีเขียว สีแดง หรือสีน้ำเงินผิดไปจากความเป็นจริง
                คนที่ตาบอดสีส่วนใหญ่มักได้รับการถ่ายทอดทางพันธุกรรมจากพ่อแม่หรือบรรพบุรุษ แต่คนปกติการเกิดตาบอดสีได้ ถ้าเซลล์เกี่ยวกับการรับสีภายในตาได้รับความกระทบกระเทือนอย่างรุนแรง ดังนั้น คนที่ตาบอดสีจึงไม่เหมาะแก่การประกอบอาชีพบางอาชีพ เช่น ทหาร แพทย์ พนักงานขับรถ เป็นต้น

การกลายพันธุ์ (mutation)
               การกลายพันธุ์เป็นการเปลี่ยนแปลงทางพันธุกรรมในระดับยีนหรือโครโมโซม ซึ่งเป็นผลมาจากการเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นกับดีเอ็นเอ ซึ่งมีผลต่อการสังเคราะห์โปรตีนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิต โดยที่โปรตีนบางชนิดทำหน้าที่เป็นโครงสร้างของเซลล์และเนื้อเยื่อ บางชนิดเป็นเอนไซม์ควบคุมเมตาบอลิซึม การเปลี่ยนแปลงของดีเอ็นเอ อาจทำให้โปรตีนที่สังเคราะห์ได้ต่างไปจากเดิม ซึ่งส่งผลต่อเมตาบอลิซึม ของร่างกาย หรือทำให้โครงสร้างและการทำงานของอวัยวะต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงไป จึงทำให้ลักษณะ ที่ปรากฎเปลี่ยนแปลงไปด้วย .

ชนิดของการกลายพันธุ์ จำแนกเป็น 2 แบบ คือ
              1. การกลายพันธุ์ของเซลล์ร่างกาย (Somatic Mutation) เมื่อเกิดการกลายพันธุ์ขึ้นกับเซลล์ร่างกาย จะไม่สามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้
               2. การกลายพันธุ์ของเซลล์สืบพันธุ์ (Gemetic Mutation) เมื่อเกิดการกลายพันธุ์ขึ้นกับเซลล์สืบพันธุ์ ลักษณะที่กลายพันธุ์สามารถถ่ายทอดไปยังลูกหลานได้
สาเหตุที่ทำให้เกิดการกลายพันธุ์ อาจเกิดขึ้นได้จาก 2 สาเหตุใหญ่