GENETIKA POPULACÍ 9 KVANTITATIVNÍCH ZNAKŮ

transcript

GENETIKA POPULACÍ 9 GENETIKA POPULACÍ 9 KVANTITATIVNÍCH ZNAKŮKVANTITATIVNÍCH ZNAKŮ

Genetické parametryGenetické parametry a metody jejich a metody jejich odhadůodhadů

prof. Ing. Václav Řehout, CSc.prof. Ing. Václav Řehout, CSc.

Přehled genet. parametrů Přehled genet. parametrů v populaci kvant. v populaci kvant.

znakůznaků

•heritabilita (dědivost) heritabilita (dědivost)

•opakovatelnost opakovatelnost

•heterozní efekt heterozní efekt

•heterozní deprese heterozní deprese

•genetický ziskgenetický zisk

OpakovatelnostOpakovatelnost(Podmínka - (Podmínka - oopakovaná pakovaná

měření)měření)• redukuje chybu podmíněnou redukuje chybu podmíněnou

prostředímprostředím

• velký podíl negenetické variance, velký podíl negenetické variance, jejíž zdroj neznáme jejíž zdroj neznáme nelze nelze eliminovat eliminovat nepřesné odhady nepřesné odhady genetického založení vlastnostigenetického založení vlastnosti

• zpřesnění odhadu prostředí zpřesnění odhadu prostředí zpřesnění odhadu GPzpřesnění odhadu GP

OpakovatelnostOpakovatelnost

• více než 1 měření stejného znaku;více než 1 měření stejného znaku;

• vyjádří podobnost různých měření vyjádří podobnost různých měření stejného znaku;stejného znaku;

• podíl složek vyjadřuje zpřesnění podíl složek vyjadřuje zpřesnění opakovaným měřením;opakovaným měřením;

• umožní odhadovat budoucí umožní odhadovat budoucí užitkovost jedinců;užitkovost jedinců;

Základní typyZákladní typy

• v čase (užitkovost na 1-2-3 v čase (užitkovost na 1-2-3 laktaci, vrhu, snůšce atd.)laktaci, vrhu, snůšce atd.)

• v prostoru (typičtější pro rostliny v prostoru (typičtější pro rostliny – tvar plodů, počty listů ...)– tvar plodů, počty listů ...)

• opakovatelnost pořadíopakovatelnost pořadí

• opakovatelnost prostředíopakovatelnost prostředí

VýpočetVýpočet• spočívá ve zpřesnění odhadu vlivu dočasného spočívá ve zpřesnění odhadu vlivu dočasného

prostředí, kdyžprostředí, když

• rozdíly projevu jedince v různých opakováních rozdíly projevu jedince v různých opakováních jsou podmíněny právě dočasným prostředím;jsou podmíněny právě dočasným prostředím;

• proměnlivost mezi jedinci podmiňuje trvalé proměnlivost mezi jedinci podmiňuje trvalé prostředí + jejich genetické založeníprostředí + jejich genetické založení

• proto opakovatelnost = horní hranice proto opakovatelnost = horní hranice heritability heritability

EpGop V

VneboVh

variance variance uvnitř uvnitř jedné jedné

prasniceprasnice

= = VVEE

proměnlivost mezi proměnlivost mezi prasnicemiprasnicemi= = VVEE + kV + kVGG

Plán analýzyPlán analýzyprasnice

pořadí vrhu 1 2 3 n

1 11 10 12 10

2 12 11 13 11

3 11 11 13 11

4 12 10 14 12

k – p. opakování m m m m

Příklady Příklady opakovatelnostiopakovatelnosti

vlastnostvlastnost rropopvelikost vrhu (myš)velikost vrhu (myš) 0,450,45

hmotnost vlny v různých hmotnost vlny v různých střížíchstřížích

0,740,74

produkce mléka na 1-2 laktaciprodukce mléka na 1-2 laktaci 0,400,40

produkce tuku na 1-2 laktaciprodukce tuku na 1-2 laktaci 0,670,67

Zisk z opakovaných Zisk z opakovaných měřeníměření

• vysoká opakovatelnost = nízký ziskvysoká opakovatelnost = nízký zisk

• jediná složka, kterou ovlivníme jediná složka, kterou ovlivníme opakováním, je dočasné prostředíopakováním, je dočasné prostředí

• závisí na počtu opakování závisí na počtu opakování nn

• fenotypová variance fenotypová variance nn měření: měření:

EtEpGnP Vn

Základní genetické Základní genetické parametryparametry

b) opakovatelnostb) opakovatelnost

•opakovatelnost v časeopakovatelnost v čase: : vyjadřuje vyjadřuje opakování vlastností několikrát za život opakování vlastností několikrát za život jedince. Konkrétně nás zajímá, jak se jedince. Konkrétně nás zajímá, jak se produkce mléka na první laktaci produkce mléka na první laktaci zopakuje na druhé laktaci, do jaké míry zopakuje na druhé laktaci, do jaké míry se vellikost prvního vrhu prasnice bude se vellikost prvního vrhu prasnice bude blížit velikosti jejího druhého vrhu, atp.blížit velikosti jejího druhého vrhu, atp.

Základní genetické Základní genetické parametryparametry

b) opakovatelnostb) opakovatelnost

•opakovatelnost v prostoru opakovatelnost v prostoru ((topografickátopografická)): : sledujeme, jak se daná sledujeme, jak se daná vlastnost opakuje na různých částech vlastnost opakuje na různých částech zvířete. Zajímá nás např. vztah mezi zvířete. Zajímá nás např. vztah mezi jemností vlny na hřbetě a bocích ovce, jemností vlny na hřbetě a bocích ovce, mezi počtem mléčných žláz prasnice v mezi počtem mléčných žláz prasnice v pravé a levé polovině, či výskyt pravé a levé polovině, či výskyt pastruků na pravé a levé čtvrti vemene pastruků na pravé a levé čtvrti vemene krávy.krávy.

Metody výpočtu Metody výpočtu opakovatelnostiopakovatelnosti

• Opakovatelnost - rOpakovatelnost - ropop

rropop >> h h22

((podmínka: podmínka: nepříbuzní jedinci)nepříbuzní jedinci)

• Prakticky lze pro stanovení koeficientu opakovatelnosti využít dvě Prakticky lze pro stanovení koeficientu opakovatelnosti využít dvě základní metody:základní metody:a)a)interklasní korelaciinterklasní korelaci

b)b)intraklasní korelaciintraklasní korelaci

JJ11 M M11 M M2 2

JJ22 M M11 M M2 2

JJ33 M M11 M M2 2

JJnn M M11 M M2 2

a) interklasní korelace:a) interklasní korelace:• 2 měření2 měření

rrM1M2M1M2=r=rxyxy=r=ropop

1FA1FARR

JJ11 M M1 1 , M, M2 2 , M, M33

JJ22 M M1 1 , M, M2 2 , M, M33

JJ33 M M1 1 , M, M2 2 , M, M33

JJnn MM1 1 ,M,M2 2 , M, M33

b) intraklasní korelace:b) intraklasní korelace:• Počet měření min 3Počet měření min 3

uvnitř měřeníuvnitř měření

mezi jedincimezi jedinci

Výpočet:Výpočet:

σσ22gg++σσ22 ee σσ22

pp=r=ropop

- proměnlivost- proměnlivost

HeterozeHeteroze

1.1. Heterozygotnost per se Heterozygotnost per se – – vychází ze zjištění, že hybridní vychází ze zjištění, že hybridní zdatnost kříženců je v přímé úměře ke stupni heterozygotnosti. zdatnost kříženců je v přímé úměře ke stupni heterozygotnosti. Předpokládá tedy nahromadění hetorozygotních lokusů v Předpokládá tedy nahromadění hetorozygotních lokusů v genotypu hybrida.genotypu hybrida.Heterozygotnost je nejvyšší u kříženců dvou outbredních Heterozygotnost je nejvyšší u kříženců dvou outbredních populací, kde je realizován 100% heterozní efekt. U generací populací, kde je realizován 100% heterozní efekt. U generací odvozených od této Fodvozených od této F11 generace se postupně vytrácí. generace se postupně vytrácí.

Podíl hybridních genových kombinací Podíl hybridních genových kombinací zjišťujeme na základě zjišťujeme na základě rodičovských gamet, jak uvádí následující tabulka:rodičovských gamet, jak uvádí následující tabulka:

Vznik heteroze:Vznik heteroze:

HeterozeHeteroze

1.1. Heterozygotnost per seHeterozygotnost per se

HeterozeHeteroze

2.2. Teorie dominance Teorie dominance vychází z předpokladu, že u vychází z předpokladu, že u heterozygotních kříženců na jednom lokusu heterozygotních kříženců na jednom lokusu příznivá alela, zpravidla dominantní, překryje příznivá alela, zpravidla dominantní, překryje účinek alely nepříznivé. Tím se stává, že užitkovost účinek alely nepříznivé. Tím se stává, že užitkovost kříženců leží nad střední hodnotou výchozích kříženců leží nad střední hodnotou výchozích rodičovských populací.rodičovských populací.

Schématicky vyjádříme tuto skutečnost jakoSchématicky vyjádříme tuto skutečnost jako

AA = Aa > aaAA = Aa > aa

HeterozeHeteroze

3.3. Teorie superdominance Teorie superdominance vychází z předpokladu, vychází z předpokladu, že u heterozní efekt může být vyvolán nejen že u heterozní efekt může být vyvolán nejen kumulací příznivých genů obsažených v různých kumulací příznivých genů obsažených v různých lokusech, nýbrž také hetorozygotní konstitucí lokusech, nýbrž také hetorozygotní konstitucí jednotlivých lokusů. To znamená, že heterozygotní jednotlivých lokusů. To znamená, že heterozygotní stav je lepší, než obě homozygotní konstitucestav je lepší, než obě homozygotní konstituce

AA < Aa > aaAA < Aa > aa

Heterozní efektHeterozní efekt

a)a)hypotetický heterozní efekthypotetický heterozní efekt

b)b)skutečný heterozní efektskutečný heterozní efekt

c)c) obyčejný heterozní efektobyčejný heterozní efekt

d)d)specifický heterozní efektspecifický heterozní efekt

- je definován jako zvýšení hodnoty hybrida x- je definován jako zvýšení hodnoty hybrida xF1F1 nad střední hodnotu rodičů nebo nad střední hodnotu rodičů nebo rodičovských populacírodičovských populací

xxF1F1 > >

a)a) hypotetický heterozní efekthypotetický heterozní efekt

xxP1P1 + x + xP2P2

- je dosažen, pokud hybridní potomstvo dosahuje lepší užitkovosti než obě - je dosažen, pokud hybridní potomstvo dosahuje lepší užitkovosti než obě rodičovská plemena:rodičovská plemena:

PP11 < F < F11 > P > P22

b)b) skutečný heterozní efektskutečný heterozní efekt

- vzniká ve zvláštních případech meziplemenného křížení, kdy hybridní - vzniká ve zvláštních případech meziplemenného křížení, kdy hybridní potomek je lepší než mateřské plemeno, tj.potomek je lepší než mateřské plemeno, tj.

FF11 > P > P11

c)c) obyčejný heterozní efektobyčejný heterozní efekt

- nastane v případě, když hybridní potomek je lepší než otcovská populace- nastane v případě, když hybridní potomek je lepší než otcovská populace

FF11 > P > P22

d)d) specifický heterozní efektspecifický heterozní efekt

Hybridní depreseHybridní deprese

Vvzniká jako důsledek nevyhovující Vvzniká jako důsledek nevyhovující všeobecné kombinační schopnosti nebo všeobecné kombinační schopnosti nebo

v důsledku zanesení nevyhovujících v důsledku zanesení nevyhovujících genů do genomu kříženců. Projeví se genů do genomu kříženců. Projeví se snížením užitkovosti a znaků fitness.snížením užitkovosti a znaků fitness.

FF11 < P < P1 1 FF11 < P < P22

d = x – x d = x – x

Selekční efektSelekční efekt((genetický ziskgenetický zisk))

ΔΔG=d G=d .. h h22

d = výběrový rozdíld = výběrový rozdílx = průměr populacex = průměr populacex = průměr selektovaných x = průměr selektovaných jedincůjedinců

N N ̿P̿P

: : ̿<̿<

Vztah mezi koeficientem Vztah mezi koeficientem dědivosti, selekčním efektem, dědivosti, selekčním efektem,

heterozním efektem a heterozním efektem a imbrední depresíimbrední depresí

vlastnost h2

selekční efekt

heterozní efekt

inbrední deprese

reprodukce + + +++ +++

výkrmnost ++ ++ ++ ++

jatečná hodnota +++ +++ + +

GENETIKA POPULACÍ 9 KVANTITATIVNÍCH ZNAKŮ

Documents