Ein Punnett-Quadrat (Rekombinationsquadrat) zeigt die möglichen Genotypen, die Nachkommen von zwei elterlichen Genotypen erben können. Wenn das Vererbungsmuster eines Merkmals (z.B. dominant oder rezessiv) bekannt ist, können Punnett-Quadrate auch zur Bestimmung der Wahrscheinlichkeit der Vererbung eines Phänotyps verwendet werden. Punnett-Quadrate sind in Situationen einsetzbar, in denen die Vererbung von Merkmalen durch einen einzelnen Genlocus bestimmt wird und Merkmale unabhängig voneinander vererbt werden. Sie können jedoch nicht die Wahrscheinlichkeit von Merkmalen für komplexere genetische Vererbungsszenarien voraussagen.
Punnett-Quadrate sind visuelle Darstellungen der möglichen Genotypen der Nachkommen, die aus einer Kreuzung zweier elterlicher Genotypen resultieren. Sie können die Vererbung von einem oder mehreren Phänotypen oder Merkmalen darstellen. Andere Werkzeuge sind jedoch besser geeignet, wenn es darum geht, die Vererbung von mehr als zwei Merkmalen zu untersuchen.
Punnett-Quadrate können verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass Nachkommen einen bestimmten Genotyp oder ein Paar von Allelen erben, die ein bestimmtes Merkmal (d.h. Phänotyp oder Merkmal) verursachen. Hierbei wird vorausgesetzt, dass der Phänotyp durch einen einzelnen Genlocus verursacht wird und während der Meiose unabhängig voneinander weitergegeben wird. Punnett-Quadrate sind also nützlich zur Bestimmung von Vererbungswahrscheinlichkeiten in Szenarien, in denen die Wahrscheinlichkeit, ein Merkmal zu erben, die Wahrscheinlichkeit, ein anderes zu erben, nicht beeinflusst. Obwohl es viele Ausnahmen zu diesen Annahmen gibt (z.B. Merkmale, die von benachbarten Genen auf demselben Chromosom kodiert werden), gelten diese Qualifizierungsmerkmale für viele pflanzliche und tierische Merkmale.
Punnett-Quadrate wurden in den frühen 1900er Jahren von Reginald Punnett, einige Jahrzehnte nach Gregor Mendels erstellt. Die bahnbrechenden Erbsenpflanzenexperimente enthüllten die grundlegenden Gesetze der Vererbung. Heute werden Punnett-Quadrate oft zur Veranschaulichung der Prinzipien verwendet, denen Mendels Experimente zugrunde liegen.
Mendel untersuchte die Vererbung verschiedener Merkmale der Erbsenpflanze. Dazu gehörten Form und Farbe der Erbsen und Schoten, der Blütenfarbe und-position sowie Pflanzengröße. Mendel untersuchte auch die vererbten Möglichkeiten für jedes Merkmal. Blüten können beispielsweise die Farben violett und weiß annehmen. Bei Erbsenpflanzen werden die violetten und weißen Blüten durch verschiedene Genvarianten oder Allele im Genlocus der Blütenfarbe bestimmt.
Jede Box in einem Punnett-Quadrat repräsentiert ein mögliches Befruchtungsereignis oder einen möglichen Genotyp der Nachkommen, der sich aus zwei elterlichen Gameten ergeben kann. Punnett-Quadrate sind typischerweise in 2×2-oder 4×4-Konfigurationen angeordnet. So kann man die Vererbung von einem bzw. zwei Merkmalen visualisieren.
Was die Nomenklatur betrifft, werden Allele durch den ersten Buchstaben des Merkmals, das durch das dominante Allel verursacht wird, gekennzeichnet. Da z.B. Gelb das dominante Farbmerkmal der Erbse ist, werden Allele, die die Erbsenfarbe kodieren, mit dem kursiv gedruckten Buchstaben lsquo;g. rsquo gekennzeichnet. Groß-und Kleinbuchstaben stehen für dominante bzw. rezessive Allele. So repräsentiert Y das dominante gelbe Allel und y das rezessive grüne Allel.
Um zur Untersuchung eines Merkmals ein 2×2 Punnett-Quadrat zu erstellen, wird ein elterlicher Genotyp über dem Diagramm aufgelistet. Dabei fasst jede Spalte ein Allel zusammen. Der andere elterliche Genotyp wird vertikal links im Diagramm angezeigt, wobei ein Allel neben jeder Zeile steht. Jedes Punnett-Quadrat enthält die beiden elterlichen Allele (eines von jedem Elternteil), die der Zeile und Spalte des Diagramms entsprechen, und ein mögliches Befruchtungsergebnis darstellt. Der vollständige Inhalt der Punnett-Quadrate kann verwendet werden, um die Wahrscheinlichkeit der Vererbung bestimmter Merkmale zu bestimmen.
Trotz der Entwicklung vor über 100 Jahren haben die Punnett-Quadrate immer noch einige relevante Anwendungsbereiche. Für ein Paar, das eine genetische Beratung erhält, können Punnett-Quadrate helfen, zu bestimmen, ob ihr Kind ein erhöhtes Risiko für eine vererbbare Krankheit hat. Wenn zum Beispiel ein Elternteil Mukoviszidose (zwei rezessive, kausale Allele) hat und der andere Elternteil sie weder hat noch trägt, wird ihr Kind ein Träger (d.h., es hat ein kausales Allel) sein, aber hat kein Risiko Mukoviszidose zu entwickeln. Punnett-Quadrate können Tier- und Pflanzenzüchtern auch helfen, Organismen mit spezifischen Merkmalen für die weitere Zucht auszuwählen.
Obwohl Punnett-Quadrate in vielen Zusammenhängen nützlich sind, können sie die komplexe genetische Vererbung nicht genau abbilden. Zum Beispiel werden Merkmale, die von benachbarten Genen auf demselben Chromosom kodiert werden, oft gemeinsam von einem Elternteil vererbt, ein Phänomen, das als Kopplung bezeichnet wird. Diese Merkmale werden nicht unabhängig voneinander weitergegeben, so dass ein Punnett-Quadrat ihre Vererbungsmuster nicht genau vorhersagen kann. Einige Merkmale, wie z.B. die Körpergröße, sind für Punnett-Quadrate ungeeignet, da sie von mehreren Genen bestimmt und von Umweltbedingungen (z.B. der Ernährung) beeinflusst werden. Punnett-Quadrate sind auch unwirksam bei der Vorhersage der Vererbung von Merkmalen, die von nur einem Elternteil erworben wurden.
