Kiekybinis paveldėjimas žuvyje: savybės ir matavimas

Šiame straipsnyje aptarsime: - 1. Kiekybinio paveldėjimo dalyką 2. Kiekybinio paveldėjimo ypatybės 3. Matavimas.

Kiekybinio paveldėjimo dalykas:

Atlikus Mendelio įstatymą, daugelis mokslininkų atliko panašius eksperimentus ir nustatė, kad Mendelio paveldėjimo įstatyme yra svyravimų. Tačiau jie buvo vieningi, kad genai paveldi simbolius. Genas yra stabilus subjektas. Jis kontroliuoja individo fenotipą.

Organas, turintis normalų geną, vadinamas laukiniu tipu, organizmas, turintis pakeistą geną, vadinamas mutantu. Pavyzdžiui, laukinio tipo Drosophila spalva yra ryškiai raudona, o mutantas turi baltos akies spalvą. „Cyprinis carpio“ kūno spalva yra pilka, tačiau mutantas turi aukso spalvą. Tai yra kokybinių simbolių atvejai.

Kita vertus, žuvų / organizmų kūno svoris ir kūno svoris, karvės pieno gamyba ir panašios amžiaus grupės žuvų ilgis nėra diskretiškas subjektas (spalva niekada nėra lygi), bet yra nuolatinis kintamasis, todėl kiekybinių simbolių pavyzdžiai. Kiekybinių bruožų fenotipą lemia daugelio kartu veikiančių genų aleliai. Šie reiškiniai vadinami poligenais.

Kiekybinis pobūdis yra ne tik pagal poligeninį (daugelio alelių) kontrolę, bet ir aplinką įtakoja kiekybinis bruožas. Du panašaus genotipo asmenys, jei jie auginami skirtingose ​​aplinkos sąlygose, turi skirtingą kiekybinį fenotipą.

Pavyzdžiui, žuvys, turinčios tą patį genotipą, bet jei viena grupė yra auginama aplinkoje, turinčioje turtingą šėrimą, o kita grupė yra auginama aplinkoje, kurioje maitinama mažiau turtingos, buvusi grupė natūraliai augs greičiau, parodydama kiekybinį fenotipą. Akivaizdu, kad kiekybiniai bruožai priklausytų nuo genotipo ir aplinkos.

Kiekybinio paveldėjimo ypatybės :

Yra trys kiekybinio paveldėjimo požymiai:

(1) Tai nuolatinis kintamasis. Palikuonių fenotipas nėra aiškus. Pvz., Jei kryžius yra tarp baltos ir raudonos spalvos, palikuonys turi nuolatinį spalvų tarpą tarp skirtingo intensyvumo tėvų spalvų.

(2) Jis yra poligeninis. Vienintelį simbolį kontroliuoja daugelio skirtingų genų aleliai. Gyventojai turi daug skirtingų genotipų ir skirtingas genotipas gali turėti tą patį fenotipą.

(3) Aplinka įtakoja kiekybinius požymius, kaip aprašyta aukščiau. Kai vartojame sąvoką „aplinka“, jis apima visus aspektus, kuriais organizmai sąveikauja su fizine ir biologine aplinka aplink ją per savo gyvenimą.

Čia aišku, kad genotipo aplinka taip pat vaidina svarbų vaidmenį atsirandant kiekybinio pobūdžio fenotipui. Dar kartą minimas pavyzdys, kad gerai maitinama žuvis, Cyprinus carpio, augs greičiau nei prastai šeriami karpiai, nepriklausomai nuo genotipo.

Taigi nustatoma, kad nustatant kiekybinį pobūdį yra ir aplinkos, ir genotipo vaidmuo. Remiantis 1903-1918 m. Atliktais tyrimais, pripažįstama, kad kiekybinių bruožų paveldėjimas seka Mendelio madomis.

Kiekybinio paveldėjimo matavimas:

Britų statistikas RA Fisher apibūdino biometrinį metodą ir pasiūlė, kad kiekybinio paveldėjimo matavimui reikalinga dispersijos ir paveldimumo analizė.

(1) Variancijos analizė:

Prieš suprantant dispersiją, svarbu žinoti, kad yra normalios pasiskirstymo kreivės santykis tarp vidutinio (X) ir standartinio nuokrypio (S). Taip pat būtina žinoti, kad yra skirtumas tarp standartinio nuokrypio ir dispersijos. Šis ryšys pateikiamas kaip.

Standartinis nuokrypio kvadratas (S) 2 = dispersijos

Standartinis nuokrypis S = √V

Kiekybiniai bruožai yra nuolatinis kintamasis ir paprastai paskirstomi.

Įprastas paskirstymo grafikas yra varpinė.

Toliau pateikiami įprastinio paskirstymo požymiai:

(1) Tai simetriškas pasiskirstymas.

(2) Normaliame pasiskirstyme populiacijos vidurkis (X) pasireiškia kreivės smailėje arba ordinatas vidurkyje yra aukščiausias ordinatas. Panašiai vidutinio ordinato aukštis ir kitų ordinatų aukštis, esant skirtingiems standartiniams nuokrypiams nuo vidurkio, yra fiksuotas ryšys su vidutinio ordinato aukščiu.

Vienas standartinis nuokrypis nuo vidurkio kiekvienoje pusėje visada yra 34.13 nuo kreivės bendro ploto (68, 26) (41.1, 2 ir 3 pav.).

(3) kreivė yra asimptotinė bazinei linijai, kuri rodo, kad artėja toli, tačiau ji niekada neliečia horizontaliosios ašies.

(4) Standartinis nuokrypis arba dispersija arba (S) 2 apibrėžia kreivės plitimą. Taigi, jei ištirsime du grafikus, turinčius tą pačią vidurkį (X), bet rodant dispersijos skirtumą, galime daryti išvadą, ar dispersija yra daugiau ar mažiau.

a) Atsparumo apskaičiavimo formulė:

Kiekybiniu požiūriu dispersija yra žinoma kaip fenotipinė dispersija ir yra atstovaujama kaip Vp. Tai gerai priimta priemonė, naudojama kiekybinėje genetikoje, kuri apima fenotipinės dispersijos komponentų analizę.

Vp = Vg + Ve.

Formulė pagrįsta šia koncepcija. Fenotipinė dispersija (Vp) turi tris papildomus komponentus: genetinę variaciją (Vg), aplinkos variacijos (Ve) ir sąveikos dispersiją (Vi).

Formulė iš tikrųjų yra tokia:

Vp = Vg + Ve + Vi.

Vp = fenotipinė dispersija

Vg = genetinė variacija / dispersija dėl genų (įvairių alelių ir lokų, QTL)

Ve = aplinkos dispersija; mes negalime matuoti sąveikos variacijos Vi, paprastai manoma, kad jis yra nulis, taigi Vp = Vg + Ve.

a) Kaip apskaičiuoti genetinę variaciją (Vg)?

Genų sukeltos variacijos gali kilti iš trijų skirtingų šaltinių. Pirma, variacijos gali būti susijusios su tiesioginiu konkrečių alelių buvimu arba nebuvimu kiekybinių požymių lokuose (QTL). Tai yra papildoma genetinė variacija ir žymima (Va). Tai yra svarbiausia, nes tam tikra alelio buvimas ar nebuvimas, kuris nepakeistas kitai kartai.

Antra, kai kuriais atvejais QTL yra tam tikras genotipas arba jo nėra. Pavyzdžiui, tam tikras heterozigotinis alelių derinys lokusuose gali suteikti asmeniui pranašumą tam tikro požymio atžvilgiu. Tai vadinama dominuojančia genetine variacija ir žymima kaip Vd.

Tai mažiau valdoma paprastam dirbtiniam pasirinkimui. Kadangi meiosis segregacija ir nepriklausomas alelių asortimentas, o kitoje kartoje vietoj to paties heterozigotinio derinio (kuris yra naudingas), gali pasirodyti skirtingas derinys, todėl nėra paveldėjimo garantijos.

Trečia, genetinė variacija atsiranda dėl sąveikos tarp lokusų, vadinamų epistatine arba ne aleline sąveika, genetine variacija, žymima Vi.

Taigi genetinė variacija Vg gali būti apskaičiuojama pagal šią formulę:

Vg = Va + Vd + Vi

Va = priedų genetinė variacija

Vd = dominuojanti genetinė variacija

Vi = sąveikos genetinė variacija

Paaiškinimas:

Genetinis populiacijos dispersija dažniausiai atsiranda dėl:

(i) Genelio tipo alelio skirtumas. Jie yra addityvi genetinė variacija (Va),

(ii) Dominuojanti genetinė variacija (Vd), genai yra dominuojantys arba recesyviniai

(iii) Ir genetinė, sąveikos dispersija (Vi).

Genetinę variaciją (Vg) galima apskaičiuoti atimant aplinkos skirtumus nuo F2 individų dispersijos (Vg = VF 2 -Ve).

i) Va apskaičiuojama taip:

Asmenų sukelta fenotipinė variacija atsiranda dėl skirtingų geno atomų QTL, kurie veikia fenotipą. Tai akvakultūros selekcininko svarbiausias genetinio variacijos elementas, nes tam tikrų alelių buvimas ar nebuvimas yra charakteris.

Priedo dispersiją (Va) galima apskaičiuoti atėmus nugaros kryžminį dispersiją (VB 1 ir VB 2 ) iš F2 dispersijos, naudojant šią formulę:

Va = 2 (VF 2 - (VB 1 + VB 2 ) / 2)

Dominuojanti dispersija (Vd) - tai fenotipinio dispersijos dalis, kurią sukelia individas, turintis skirtingus genų, veikiančių fenotipą, alelių. Dominuojanti dispersija (Vd) yra daug mažiau pritaikyta paprastam dirbtiniam atrankai, nes genotipas yra suskirstytas į meiosis ir vėl sujungiami skirtingose ​​deriniuose kitoje kartoje.

Taigi, pervežimas tarp inbredų, labai homozigotinių linijų negarantuoja numatomo heterozigoziškumo palikuonims ir toks F1 hibridas paprastai naudojamas augaluose ir veisimuose. Inbredinių linijų vystymasis vandens organizmuose vis dar yra pradiniame etape, tačiau ploidiškos manipuliavimo metodai yra gana sėkmingi.

Trečiasis genetinės variacijos komponentas atsiranda dėl lokusų sąveikos ir vadinamas epistatiniu arba ne aleliniu genetiniu sąveikos variantu (Vi). Tai apima epistazę, stiprinimą, slopinimą ir tt Tai apima asmenį, kuris gali būti labai vertinamas pagal bruožą, nes jis turi tam tikrus genotipų derinius tarp dviejų ar daugiau QTL.

Papildomą genetinį dispersiją ir dominuojančią dispersiją galima įvertinti matuojant individų grupių, turinčių žinomą genetinį ryšį, dispersijas. Šių dispersijų reikšmes galima panaudoti, kad būtų galima atskaityti apie populiacijoje esančius alelius. Dviejų tipų F1 kryžiai (F1 asmenys, kerta su abiem tėvų rinkiniais) yra ypač vertingi šio tipo analizei.

(ii) dominavimo dispersiją (Vd) galima apskaičiuoti atimant priedų dispersiją nuo genetinės variacijos. Šiuose skaičiavimuose interaktyvus komponentas ignoruojamas.

(b) Aplinkos dispersija (Ve) - tai fenotipinių skirtumų, kuriuos gamina skirtinga aplinka, pvz., vandens kokybė, maisto kokybė ir kiekis, temperatūra ir gyvulių tankumas, matas, kuriame gyventojai gyvena. Pavyzdžiui, gerai šeriama žuvis augs greičiau nei blogai šeriama žuvis.

Augalų augimas bus daugiau dirvožemyje, kur dirvožemyje esančios maistinės medžiagos yra labiau lyginamos su augalu, kuriame toje pačioje srityje maistinės medžiagos yra mažos. Taigi, fizinė ir biologinė aplinka yra glaudžiai susijusi. Ji taip pat apima ląstelių aplinką, kuri yra atsakinga už baltymų kodavimą.

Taigi aplinkos skirtumai turėtų būti matuojami naudojant genetiškai vienodą populiaciją. Tai galima gauti dirbant su veisimu. Tokie gyventojai būtų genetiškai tokie patys, todėl Vg = 0. Ir visi fenotipiniai pokyčiai turi būti susiję su aplinka ir todėl Vp = Ve.

Jei peržengia du kryžius, ty P 1 ir P 1, turintys tą patį genotipą, F1 individai bus genetiškai vienodi, o bendras fenotipinis dispersija yra aplinkos variacijos įvertinimas. Darant prielaidą, kad visos populiacijos yra auginamos toje pačioje aplinkoje, aplinkos dispersija yra tėvų ir F 1 dispersijos vidurkis.

Ve = (Vp 1 + V p 2 + V F 1 ) / 3.

2. Paveldimumas:

Genetinės kontrolės požymio dispersijos dalis vadinama paveldimumu. Paveldimumas yra variacijos genetinės sudedamosios dalies matas, ir taikant šį metodą jis naudojamas prognozuoti palikuonių fenotipus.

Taigi pirmiausia kiekybinio bruožo vidurkis ir dispersija gaunami iš tėvų populiacijos, tada ši informacija gali būti naudojama prognozuoti apie fenotipinio pasiskirstymo palikuonių (kartos) vidurkį. Ir mes galime nustatyti, kaip stipriai palikuonių fenotipo bruožai panašūs į tėvų fenotipą.

Yra du plačiai naudojami paveldimumo skaičiai. Vienas iš jų yra paveldimumo koeficientas (h 2 ), dar vadinamas paveldimumu siaurąja prasme. Kitas yra genetinio nustatymo laipsnis (H 2 ), dar vadinamas paveldimumu platesne prasme.

Abi reikšmės priklauso nuo genetinio dispersijos santykio su fenotipo dispersija, h 2 yra adityviosios dispersijos ir viso fenotipinio dispersijos santykis, o H2 - viso genetinio variacijos ir viso fenotipinio dispersijos santykis.

Toliau pateikiamos paveldimumo matavimo formulės:

h 2 = Va / Vp

H 2 = Vg / Vp

Abi šios vertės rodo, kad kokia populiacijos variacijos dalis yra genetinės variacijos rezultatas? Abi šios vertės teoriškai skiriasi nuo 1 iki 0, jei vertė yra didelė, tai rodo, kad didelė fenotipinio variacijos dalis yra genetinių variacijų rezultatas, h2 ir H2 turi svarbių apribojimų.

Jų vertės apskaičiuojamos vienam gyventojui vienoje aplinkoje, todėl jos negali būti naudojamos kitoms tos pačios populiacijos kartoms, auginamoms skirtingose ​​aplinkose ar kitose populiacijose.

Kiekviena populiacija turi skirtingą genotipų rinkinį ir turės skirtingą fenotipinės dispersijos dalį, kurią sukelia genetinė variacija ir skirtingos h 2 ir H 2 vertės . Pateikiamas pavyzdys, kaip paaiškinti, kaip h2 gali būti naudojamas palikuonių fenotipui prognozuoti.