Tema 15: Anàlisi dels caràcters quantitatius (2015)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Autónoma de Barcelona (UAB)
Grado Biología - 1º curso
Asignatura Genética
Año del apunte 2015
Páginas 10
Fecha de subida 24/12/2015
Descargas 51
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 15: Anàlisi dels caràcters quantitatius Per analitzar l’herència dels caràcters quantitatius no treballem amb individus si no amb grups d’individus i utilitzem eines estadístiques.
15.1.- Anàlisi estadística dels caràcters quantitatius El primer és representar gràficament la distribució de freqüències del caràcter en la població estudiada  resum de tots els fenotips i les seves freqüències d’un caràcter quantitatiu.
Es fa un histograma encara que la distribució sigui continua, i es pot representar gràficament amb les proporcions relatives (freqüències) en que es troben els diferents fenotips.
Si la distribució es discontinua, hi ha límits que venen donats per la propi caràcter, aquests caràcters s’ajusten a una distribució normal  Teorema del límit central: - La distribució de la suma aleatòria de múltiples efectes s’aproxima a una distribució normal  TABLERO DE GALTON Quan un número elevat de factors independents (gens i ambient) actuen sumant els seus efectes i sent cada efecte individual de poca importància respecte al conjunt, és probable que els resultats segueixin una distribució normal.
Paràmetres que determinen la distribució de freqüències de la població La mitjana (µ) ens dóna una idea del valor central de la distribució que el considerem com representatiu dels valors de la distribució.
La variància (σ2) ens dóna el grau de dispersió dels valors de la distribució envers al valor central, que és la mitjana.
La desviació estàndard o típica (σ) la podem utilitzar per poder estimar quants individus es troben en un valor determinat, o quina proporció d’individus pots trobar entre dos valors.
- A partir de dues poblacions que presentaven valors de llargada de la planta amb un elevat nivell d’homozigosi i diferents en la f2 es manté la mitjana però incrementa molt la variància, i a la f3 s’obtenen dues poblacions diferents. A la f1 son genèticament idèntics amb al·lels que provenen d’un progenitor i al·lels de l’altre, per tant la variància que s’observa és ambiental i semblant a la de les dues línies parentals. A la f2 a més de la variació ambiental es genera variació genètica perquè hi ha segregació dels al·lels de cada progenitor i en la f3 quan esculls individus amb un conjunt d’al·lels per llargades curtes o llargues la mitjana de la descendència es major o menor.
A partir de la fórmula del fenotip: P= G+E, puc conèixer el total de la variància del fenotip, que compleix: σ2p= σ2G + σ2E 15.2.- Heretabilitat El quocient entre variància genètica respecte variància fenotípica es el que s’anomena heretabilitat.
La proporció de variació fenotípica total que és deguda a diferencies genètiques es coneix com a heretabilitatheretabilitat en sentit ampli: H2= σ2G / σ2P Si H2=0 Només hi ha variació ambiental i genèticament igual Si H2=1 Única font de variació del caràcter de la població es d’origen genètic i no hi ha cap mena de variació ambiental.
Components de la variància fenotípica σ2P=σ2G + σ2E + σ2GxE Interacció genotip-ambient  l’ambient no afecta per igual en els diferents genotips Imatge  condicions de sequedat planta més alta component genètica, en un ambient més favorable al valor genotípic li sumes la variació ambiental de manera que fa que sigui més alt el valor fenotípic.
Encara que hi hagi diferents components de la variància fenotípica a l’hora d’estimar les heretabilitats no afectaran ja que aquests nous components ja formen part de la variància fenotípica, simplement hem d’estimar la variància genètica. Però la variància genètica també te els seus components; part de la variància genètica és deguda a la component additiva (variació al·lèlica) i una component no additiva(dominància + interacció com estan combinats els al·lels).
Un individu a la seva descendència transmet els seus al·lels perquè a la meiosi hi ha la segregació al·lèlica i posteriorment, a la fecundació es tornen a recombinar formant els genotips, però els genotips no s’hereten. Per tant el que s’hereta es la component additiva que és la més important de variació.
Així, la variació al·lèlica és el que determina la heretabilitat en sentit estricte. Segons el dissenys experimentals a vegades no es pot estimar la additiva i s’estima la genètica, i h2 també varia entre 0 i 1  H2> o igual h2.
h2= σ2A / σ2P Estima de la heretabilitat Quan treballes amb una població que és genèticament uniforme, amb un disseny experimental senzill no podem descomposar la fenotípica en factors ambientals i genètics, en sentit estricte és molt més complicat Hi ha mètodes molt variables i tots ells poden ser molts complexos.
La majoria de mètodes es basen en la semblança entre parents  els parents el que comparteixen son al·lels: P= G+E, però també es comparteix ambient (cultural, socioeconòmic, de dieta...) i inclús en una part també compartim genotip (el grau de semblança de les famílies consanguínies es major que les que no ho són).
Aleshores un dels mètodes correlaciona els valors fenotípics mitjans de la descendència envers al valor fenotípic mitjà dels progenitors.
Midparent= father + mother/2 En aquest cas el pendent de la recta de regressió es el que donarà l’heretabilitat en sentit estricte (h2).
- Quan el pendent és 0 tota la variació que s’observa és d’origen ambiental, per tant la heretabilitat en aquest cas seria 0.
Quan el pendent és 1tota la variació es d’origen genètic Y= a + bx b pendent valor d’heretabilitat (grau en què es pot fer la predicció respecte el valor mitja dels pares valor predictiu).
a punt en que la recta de regressió talla amb l’eix de les y valor al que li hem de sumar el que correspon a la mitjana dels pares és el valor base, el valor mínim que pots esperar que tinguin els individus pel determinat caràcter Aleshores podem obtenir rectes de regressió de diferents parents, i com més gran sigui el pendent més gran serà la correlació parental.
No sempre podrem obtenir el valor mitjà dels pares si per exemple el caràcter a estudiar fos la producció de llet, no podríem obtenir el valor mitjà del pare, només el de la mare, per tant en aquests casos s’ha de buscar altres alternatives. Si només mesures un pare només mesures la meitat dels al·lels que venen d’aquest pare i en aquest cas el pendent és la meitat de la heretabilitat, i si ho mesuréssim respecte l’àvia seria d’1/4 perquè la proporció que esperaries d’al·lels compartits només seria d’un 25%.
Per tant, si correlacionem els valors mitjans de la descendència envers al valor d’un dels pares b= ½ x h2 Valor estadístic pràctic per tal de predir els fenotips de la descendència a partir dels fenotips dels progenitors la heretabilitat, que és característica d’un caràcter per una població determinada en un ambient determinat, que a més, pot canviar amb el temps. Només que canviï l’ambient determinat la heretabilitat ja és diferent. És un paràmetre estadístic que utilitzem però no es una característica pròpia ni de l’ambient ni del caràcter ni de la població.
L’heretabilitat d’un caràcter varia segons la població estudiada.
L’heretabilitat no implica la determinació de en quin grau està implicat genèticament un caràcter, només indicia el grau de variació additiva o genètica en funció de si l’agafem en sentit ampli o sentit estricte.
Com més variable és el caràcter vol dir que menys important és per la espècie.
15.3.- Selecció És el mètode més utilitzat en millora, i per això és necessari el paràmetre d’heretabilitat.
És el principal motor de canvi genètic i canvi fenotípic, un dels motors dels canvis evolutius.
La selecció artificial s’ha utilitzat per generar canvis en els valors fenotípics dels caràcters quantitatius Selecció artificial  consisteix en escollir els reproductors dels que s’estima que tinguin un fenotip que permeti millorar els valors fenotípics mitjans de la població.
La selecció artificial canviarà els valors fenotípics del caràcter a millorar en la població sempre que aquesta tingui variabilitat genètica i variabilitat al·lèlica (σ2A).
Resposta a la selecció és la magnitud del canvi produït en una generació de selecció la diferència de mitjanes, és la resposta de la selecció: R= Y0 - Y  Si la mitjana és menor la resposta és negativa i si és major la resposta és positiva.  depèn de l’heretabilitat (h2) i de la quantitat de selecció (diferencial de selecció) El diferencial de selecció (S) és la diferència del valor fenotípic dels progenitors envers al valor mitjà de la població  S=YP-Y, i pot tenir un valor superior o inferior.
Aleshores la resposta es pot estimar com R= h2 (si el pendent és 0 la mitjana de descendents és igual a la mitjana de la població, tots són genèticament idèntics, tota la variació que s’obté és d’origen ambiental. Aleshores no hi ha resposta. Si fos 1, la mitjana dels descendents és igual a la mitjana de progenitors per tant la resposta és igual al diferencial de selecció) x S  sempre trobarem valors entre 0 i 1 i que estigui més a prop d’un o de l’altre depèn de la heretabilitat. Necessitem heretabilitats elevades per un progrés gran, per tant inicialment haurem de tenir variabilitat additiva alta.
R= h2 x S Escollim els individus amb major valor i que tenen una mitjana de 2: la mitjana del valor dels reproductors menys la mitjana del caràcter per la població de la qual provenen els reproductors la descendència presentarà una mitjana intermèdia diferent de les dues. Si tota la variació fenotípica és deguda a variació additiva (només valor dels al·lels) esperaríem que la resposta fos igual que el diferencial de selecció, però normalment sempre obtenim valors mes baixos.
La heretabilitat indica quines seran les respostes que obtindrem del diferencial de selecció. Aleshores, podem predir la resposta a la selecció: - Si coneixem l’h2 i definim el diferencial de selecció.
També es factible estimar el valor de l’h2 a partir dels resultats d’un experiment de selecció h2= R/S En aquest cas parlaríem d’heretabilitat aconseguida (sentit estricte) Intensitat de selecció: depèn de 2 factors si el caràcter segueix una distribució normal: depèn del diferencial de selecció (S) (que depèn de la proporció de la població seleccionada) i de la desviació estàndard fenotípica del caràcter (σp).
- Quan menor és el percentatge d’individus que selecciones major és el diferencial (histograma b) La que te la desviació estàndard fenotípica més petita fa que el diferencial sigui menor (c), i si es major el diferencial també serà major (a).
Es molt més fàcil fer prediccions a partir de percentatges i proporcions que no del diferencial.
Aleshores, la intensitat de selecció és el valor estandarditzat del diferencial de selecció: I= S / σp R= i x σp x h2 També puc estimar la resposta com a producte de la intensitat per la desviació per la heretabilitat.
Hi ha taules en que valores la proporció d’individus que esculls i la intentat aplicada si escullo el 20% 0.2 dóna una intensitat de 0.40. Quan menor és la proporció d’individus que escullo major és la intensitat de selecció que s’aplica. (en casos en que es segueix una distribució normal).
Interval generacional Entre generacions edat mitjana dels pares quan neixen els seus fills de la població que és el mateix que el temps necessari per reemplaçar una generació a l’anterior.
Es calcula fent la mitjana ponderada de la edat dels pares pel nombre de fills produïts.
Exemple xais: Així, amb l’interval generacional, podem obtenir la resposta per any (Ra), quan temps trigaré en aconseguir un determinat valor que interessa ja que el benefici que podem aconseguir dependrà d’aquest valor  Ra= (i x σP x h2) / IG Exemple: selecció per contingut amb oli dels grans de blat de moro Gràfics amb pics es degut a que per exemple, quan escollim un grup de reproductors, fem estima del valor additiu, però dins del grup hi ha individus amb valors més baixos i més alts, aleshores podem trobar generacions amb un percentatge més alt d’individus baixos o alts.
Si tinc una població sempre considero la mitjana fenotípica com la mitjana dels valor additiu dels individus del grup l’individu 1 el valor fenotípic és menor i el 2 és major.
El valor additiu que esperaries de la descendència és el mitjà entre la mitjana anterior i l’individu reproductor escollit. Pots aconseguir un progrés encara que l’individu sigui fenotípicament inferior sistema que permet calcular el valor additiu dels individus, mesures la mitjana, el valor millorant és el valor real que permet empitjorar o millorar el valor de la població en la que està.
A l’escollir un grup en funció de com estiguin combinats els al·lels i les desviacions ambientals pot ser que en una mostra el valor additiu estigui desplaçat en un sentit o un altre i per això es poden obtenir pics deguts a les desviacions. Però si que hi ha una tendència a augmentar o disminuir. Per tant el progrés no es lineal, segueix una asímptota i tendeix a un límit. Per tant hi ha un límit en la resposta de selecció, que s’ha de tenir en compte. 2 factors causen aquest límit en la resposta: - - Si mesurem la heretabilitat cada cert temps s’observa que hi ha una tendència a disminuir l’heretabilitat al llarg de diferents generacions de poblacions perquè el valor fenotípic depèn dels al·lels i la heretabilitat indica quina proporció de variació fenotípica es deguda a variació genotípica, per tant a mesura que s’avança determinats loci queden en homozigosi i es fixen el gens en dos al·lels de manera que no genera desviació. Al llarg del temps i les generacions, arribarà un moment en que s’aniran obtenint gens en homozigosi que no generaran variació, disminuirà la variació additiva, i per tant disminuirà la heretabilitat, i com la resposta depèn de h2 aquesta també disminueix, fins que no hi ha resposta.
L’altre es la selecció natural, que tendeix a mantenir uns valors fenotípics determinats, els òptims d’aquella espècie en les condicions en que viuen. Tendeix a afavorir els valors entorn al valor fenotípic òptim per adaptar-se a unes condicions determinades, i actua en contra dels valors externs afavorint els valors centrals.
...