Ereditarietà quantitativa nel pesce: caratteristiche e misurazione
In questo articolo parleremo di: - 1. Oggetto-materia di ereditarietà quantitativa 2. Caratteristiche Caratteristiche dell'ereditarietà quantitativa 3. Misura.
Soggetto-materia di ereditarietà quantitativa:
Dopo la riscoperta della legge di Mendel, molti scienziati hanno condotto esperimenti simili e hanno scoperto che c'era una fluttuazione nella legge ereditaria di Mendel. Tuttavia, erano unanimi sul fatto che i geni ereditassero i personaggi. Il gene è un'entità stabile. Controlla il fenotipo dell'individuo.
Un organismo che trasporta il gene normale è chiamato wild type, l'organismo che trasporta un gene alterato è chiamato mutante. Ad esempio, il tipo selvatico Drosophila ha un colore rosso brillante mentre il mutante ha il colore degli occhi bianchi. Il colore del corpo di Cyprinis carpio è di colore grigio ma il mutante ha il colore del corpo dorato. Queste sono le istanze di personaggi qualitativi.
D'altra parte, il peso corporeo all'età o il peso corporeo di pesci / organismi e la produzione di latte di vacca e la lunghezza di pesci di gruppi di età simili non sono entità discreta (il colore non è mai uguale) ma variabile continua e, quindi, il esempi di caratteri quantitativi. Il fenotipo dei caratteri quantitativi è determinato da alleli di molti geni che agiscono insieme. I fenomeni sono chiamati come poligenici.
Il carattere quantitativo non è solo sotto controllo poligenico (alleli multipli), ma l'ambiente influenza anche il tratto quantitativo. Due individui con genotipo simile se allevati in ambienti diversi hanno un fenotipo quantitativo diverso.
Per esempio, i pesci che hanno lo stesso genotipo ma, se un gruppo è cresciuto in ambiente con un ricco nutrito mentre un altro gruppo è allevato in un ambiente con un'alimentazione meno ricca, il primo gruppo crescerà naturalmente più velocemente mostrando un fenotipo quantitativo. È chiaro che i tratti quantitativi dipenderanno dal genotipo e dall'ambiente.
Caratteristiche Caratteristiche dell'ereditarietà quantitativa:
Ci sono tre caratteristiche dell'ereditarietà quantitativa:
(1) Sono variabili continue. Non c'è fenotipo distinto nella prole. Ad esempio, se la croce è fatta tra bianco e rosso, la prole avrà distribuzione continua di colore intermedio tra i colori dei genitori con intensità diverse.
(2) È di natura poligenica. Il singolo personaggio è controllato da alleli di molti geni diversi. La popolazione sta avendo un gran numero di genotipi diversi e genotipi diversi possono avere lo stesso fenotipo.
(3) L'ambiente influenza i tratti quantitativi come descritto sopra. Quando usiamo il termine ambiente, copre tutti gli aspetti in cui gli organismi interagiscono con l'ambiente fisico e biologico circostante durante la sua vita.
Qui, è chiaro che l'ambiente genotipico gioca anche un ruolo importante nell'aspetto del fenotipo del carattere quantitativo. L'esempio è ancora una volta citato che un pesce ben nutrito, Cyprinus carpio crescerà più velocemente rispetto alla carpa scarsamente alimentata indipendentemente dal genotipo.
Quindi è stabilito che l'ambiente e il genotipo giocano entrambi un ruolo nella determinazione del carattere quantitativo. Sulla base delle ricerche fatte tra il 1903 e il 1918, si accetta che l'ereditarietà dei tratti quantitativi segua la moda mendeliana.
Misurazione dell'ereditarietà quantitativa:
RA Fisher, uno statistico britannico, ha descritto l'approccio biometrico e ha suggerito che l'analisi della varianza e dell'eritabilità sono necessarie per la misurazione dell'ereditarietà quantitativa.
(1) Analisi della varianza:
Prima di comprendere la varianza è essenziale sapere che esiste una relazione tra la media (X) e la deviazione standard (S) nella normale curva di distribuzione. È anche necessario sapere che esiste una relazione tra la deviazione standard e la varianza. Questa relazione è data come sotto.
Quadrato di deviazione standard (S) 2 = Varianza
Deviazione standard S = √V
I tratti quantitativi sono variabili continue e distribuite normalmente.
Il grafico di distribuzione normale è a forma di campana.
Le seguenti sono le caratteristiche della distribuzione normale:
(1) È una distribuzione simmetrica.
(2) Nella distribuzione normale la media della popolazione (X) si verifica al picco della curva o l'ordinata alla media è l'ordinata più alta. Allo stesso modo l'altezza dell'ordinata media e l'altezza delle altre ordinate a varie deviazioni standard dalla media si verificano come una relazione fissa con l'altezza dell'ordinata media.
Una deviazione standard dalla media su ciascun lato è sempre 34, 13 dell'area totale (68, 26) della curva (Figure 41.1, 2 e 3).
(3) La curva è asintotica rispetto alla linea di base, che indica la continuità di avvicinamento ma non tocca mai l'asse orizzontale.
(4) La deviazione standard o varianza o (S) 2 definisce la diffusione della curva. Quindi, se esaminiamo due grafici con la stessa media (X) ma mostrando la differenza di varianza, possiamo concludere se la varianza è più o meno.
(a) Formula per il calcolo della varianza:
In carattere quantitativo, la varianza è nota come varianza fenotipica ed è rappresentata come Vp. È uno strumento ben accettato nella genetica quantitativa, che include l'analisi dei componenti della varianza fenotipica.
Vp = Vg + Ve.
La formula si basa sul seguente concetto. La varianza fenotipica (Vp) ha tre componenti additivi: la varianza genetica (Vg), la varianza ambientale (Ve) e la varianza di interazione (Vi).
La formula in realtà è la seguente:
Vp = Vg + Ve + Vi.
Vp = varianza fenotipica
Vg = varianza / varianza genetica dovuta a geni (diversi alleli e loci, QTL)
Ve = varianza ambientale; non abbiamo modo di misurare la varianza di interazione Vi, di solito si assume che sia zero, quindi Vp = Vg + Ve.
(a) Come calcolare la varianza genetica (Vg)?
Le variazioni causate dai geni possono provenire da tre diverse fonti. In primo luogo, la variazione può essere correlata alla presenza diretta o all'assenza di particolari alleli nei tratti dei caratteri quantitativi (QTL). Questa è una varianza genetica additiva e denotata da (Va). È molto importante la presenza o l'assenza di un particolare allele che è passato immutato alla generazione successiva.
In secondo luogo, in alcuni casi vi è presenza o assenza di un particolare genotipo a QTL. Per esempio, una particolare combinazione eterozigote di alleli in un locus può conferire un vantaggio a un individuo rispetto ad un particolare tratto. Questo è chiamato come varianza genetica dominante e indicato come Vd.
È meno gestibile dalla semplice selezione artificiale. Perché durante la meiosi segregazione e assortimento indipendente di alleli avverrà e nella generazione successiva invece della stessa combinazione eterozigote (che è vantaggiosa), può apparire una combinazione diversa, quindi non vi è alcuna garanzia di ereditarietà.
In terzo luogo, la variazione genetica è prodotta dalle interazioni tra loci chiamate varianza genetica di interazione epistatica o non allelica, indicata da Vi.
Quindi la varianza genetica Vg può essere calcolata con la seguente formula:
Vg = Va + Vd + Vi
Va = varianza genetica additiva
Vd = varianza genetica dominante
Vi = varianza genetica di interazione
Spiegazione:
La varianza genetica nella popolazione è dovuta principalmente a:
(i) Differenza allelica nel genotipo. Sono una varianza genetica additiva (Va),
(ii) La varianza genetica dominante (Vd), i geni sono dominanti o recessivi
(iii) E varianza genetica, interazione (Vi).
La varianza genetica (Vg) può essere calcolata sottraendo la varianza ambientale dalla varianza degli individui F 2 (Vg = VF 2 -Ve).
(i) Va è calcolato come segue:
La variazione fenotipica causata dagli individui è dovuta a diversi alleli del gene a QTL che influenzano il fenotipo. È l'elemento più importante della variazione genetica per l'allevatore di acquacoltura in quanto la presenza o l'assenza di particolari alleli è un carattere.
La varianza additiva (Va) può essere calcolata sottraendo la varianza backcross (VB 1 e VB 2 ) dalla varianza F 2 usando la seguente formula:
Va = 2 (VF 2 - (VB 1 + VB 2 ) / 2)
La varianza dominante (Vd) è quella porzione della varianza fenotipica causata dall'individuo che ha diversi alleli di geni che influenzano il fenotipo. La varianza di dominanza (Vd) è molto meno soggetta alla semplice selezione artificiale perché il genotipo viene scomposto durante la meiosi e riunito in combinazioni diverse nella generazione successiva.
Quindi l'incrocio tra linee inbred, altamente omozigoti non garantisce una prevedibile eterozigosità nella prole e tali ibridi F 1 sono comunemente usati nelle piante e nell'allevamento di animali. Lo sviluppo delle linee inbred negli organismi acquatici è ancora nell'infanzia, ma le tecniche di manipolazione di ploidia hanno successo.
La terza componente della variazione genetica è prodotta dalle interazioni tra i loci ed è chiamata varianza di interazione genetica epistatica o non alleleica (Vi). Comprende epistasi, miglioramento, soppressione, ecc. Comprende che un individuo può essere altamente classificato per un tratto in quanto possiede particolari combinazioni di genotipi attraverso due o più QTL.
La varianza genetica additiva e la varianza di dominanza possono essere stimati misurando le variazioni di gruppi di individui che hanno conosciuto una relazione genetica. I valori di queste varianze possono essere quindi utilizzati per effettuare detrazioni sugli alleli presenti nella popolazione. I due tipi di incroci F 1 (F 1 individui incrociati con entrambi i gruppi di genitori) sono particolarmente preziosi per questo tipo di analisi.
(ii) La varianza di dominanza (Vd) può essere calcolata sottraendo la varianza additiva dalla varianza genetica. In questi calcoli, il componente interattivo viene ignorato.
(b) La varianza ambientale (Ve) è la misura delle differenze fenotipiche prodotte dal diverso ambiente come la qualità dell'acqua, la qualità e la quantità di cibo, la temperatura e la densità di allevamento in cui vivono gli individui della popolazione. Ad esempio un pesce ben nutrito crescerà più velocemente di un pesce alimentato male.
La crescita delle piante sarà maggiore nel terreno dove i nutrienti nel terreno sono più in confronto alla pianta dove i nutrienti sono bassi nello stesso campo. Quindi, ci sono ambienti fisici e biologici interagiti in modo ravvicinato. Include anche l'ambiente cellulare, che è responsabile della codifica della proteina.
Quindi la varianza ambientale dovrebbe essere misurata usando una popolazione geneticamente uniforme. Questo potrebbe essere ottenuto da consanguineità. Tale popolazione sarebbe geneticamente uguale e quindi Vg = 0. E tutta la variazione fenotipica deve essere dovuta all'ambiente e quindi Vp = Ve.
Se due croci, cioè P 1 e P 1, sono incrociate con lo stesso genotipo, gli individui F 1 saranno geneticamente uniformi e la varianza fenotipica totale è una stima della varianza ambientale. Supponendo che tutte le popolazioni siano cresciute nello stesso ambiente, la varianza ambientale è la media della varianza dei genitori e della F 1 .
Ve = (Vp 1 + V p 2 + V F 1 ) / 3.
2. Ereditabilità:
La proporzione della varianza di un tratto che è sotto controllo genetico è definita come ereditabilità. L'ereditabilità è una misura della componente genetica della varianza, e attraverso questa tecnica è usata per predire i fenotipi della prole.
Quindi, prima la media e la varianza di un tratto quantitativo si ottiene dalla popolazione genitoriale, quindi questa informazione può essere usata per fare previsioni sulla media della distribuzione fenotipica nella prole (generazione). E possiamo determinare quanto fortemente i tratti del fenotipo della prole assomiglino al fenotipo dei genitori.
Esistono due misure numeriche di ereditarietà ampiamente utilizzate. Uno è il coefficiente di ereditabilità (h 2 ), chiamato anche ereditabilità in senso stretto. L'altro è il grado di determinazione genetica (H 2 ), chiamato anche ereditabilità in senso lato.
Entrambi i valori dipendono dal rapporto tra la varianza genetica e la varianza del fenotipo, h 2 è il rapporto tra la variazione additiva e la varianza fenotipica totale e H 2 è il rapporto tra la varianza genetica totale e la varianza fenotipica totale.
Le seguenti sono le formule per misurare l'ereditabilità:
h 2 = Va / Vp
H 2 = Vg / Vp
Entrambi questi valori indicano che quale porzione della variazione di una popolazione è il risultato di una variazione genetica? Entrambi questi valori variano teoricamente da 1 a 0, se il valore è elevato mostra che una grande porzione della variazione fenotipica è il risultato di variazioni genetiche, h 2 e H 2 hanno limiti importanti.
I loro valori sono calcolati per una popolazione in un ambiente, quindi non possono essere utilizzati per altre generazioni della stessa popolazione allevate in ambienti diversi o per altre popolazioni.
Ogni popolazione ha un diverso set di genotipi e avrà una proporzione diversa della varianza fenotipica causata dalla varianza genetica e diversi valori di h 2 e H 2 . Un esempio è citato per spiegare come h 2 può essere usato per predire il fenotipo della prole.
