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Universidad Nacional del Santa
Facultad de Ciencias
Departamento de Biología, Microbiología y Biotecnología
Genética
Cuantitativa
Blgo. Pesq. Eliana Zelada Mázmela
Blgo. Acuic- Carmen Yzásiga Barrera
Genética Mendeliana
Estudia la constitución genética de los
organismos y la transmisión del material
genético en generaciones
padres:
Aa x Aa
F1:
¼ AA ½ Aa ¼ aa
relación: 1 : 2 : 1
genotipo
3 : 1
fenotipo
Estos rasgos son de tal magnitud que permite clasificar sin ambigüedades a los
individuos que forman la descendencia en dos o más clases, las que presentan
con las frecuencias características de la herencia mendeliana
Variación Discontínua: Establece una delimitación clara en la clasificación de
los descendientes. Están controlados por genes mayores
por sí solos
ejercen un gran efecto sobre el carácter, con poca o ninguna influencia
ambiental y por bajo el control de pocos genes.
Variación Contínua: Existen otros caracteres que siendo heredables forman en
la descendencia un espectro de fenotipos que cambian de manera imperceptible
de un tipo a otro.
En la curva, la distribución es normal, el punto central corresponde
aproximadamente al punto central de la curva de la F1
Los principios genéticos sobre los que se fundamenta la herencia de los
caracteres métricos o cuantitativos son los mismos que los que hasta ahora
hemos visto que rigen la transmisión de los caracteres cualitativos. L
La naturaleza de los genes con efecto sobre los caracteres cuantitativos no
es diferente de la de los demás genes. Tras el descubrimiento de las leyes
de Mendel, surgió el problema de explicar la herencia de los caracteres
cuantitativos, algunos opinaban que estos caracteres no se heredaban, sino
que la variación era debida al ambiente y no tenían nada que ver con la
genética mendeliana.
Se pensaba que el mecanismo de la herencia era totalmente distinto,
parecía que los genes en lugar se segregarse se mezclaban
Los estudios de Johansen y Ni1sson-EhIe, que se plasmaron,
respectivamente, en la teoría de las líneas puras y de los factores
polímeros aclararon esta dificultad inicial, y constituyen lo que se
denomina base mendeliana de la variación continua.
Teoría de las líneas puras
Johansen (1903) estudió el efecto de la selección sobre el carácter "peso de sernilla"
en judías, Phaseolus vulgaris. Esta especie es autógama, es decir, que la descendencia
de cada planta se produce como consecuencia de autofecundación, las ovocélulas son
fecundadas por el polen de la propia planta.
Descendencia
más pesada
Descendencia más ligera
Esto indicaba que de alguna manera el carácter peso se heredaba.
Posteriormente, obtuvo 19 líneas puras a partir de semillas de esta
variedad. Estudiando por separado sus descendencias, llegó a los
siguientes resultados:
1- Cada línea mostraba un peso medio característico. La línea 1, la más
pesada, tenía una descendencia cuyo peso medio era aproximadamente 64
cg, la línea 2 tenía un peso medio menor, y así sucesivamente, hasta la
línea 19 la más ligera, con un peso medio aproximado de 35 cg.
2- Cada línea presentaba una distribución continua normal, pero con una
variabilidad menor que la que mostraba la población original de la
variedad.
3- Las descendencias de semillas de diferentes tamaños, de una misma
línea tenían igual peso medio y diferente al de otras líneas.
Johansen supuso que la variabilidad que aparecía en cada línea no tenía una
causa genética, sino que se debía a la distinta influencia que ejercía el
ambiente sobre cada línea. Esto lo comprobó de dos maneras:
- Una, viendo que las descendencias producidas por las semillas de diferentes
tamaños dentro de una misma línea tenían igual peso medio, que a su vez era
diferente de los pesos medios de otras líneas y
- Otra, comprobando que al cabo de seis generaciones de seleccionar en cada
línea las semillas más pesadas y más ligeras, los pesos medios de ambas
selecciones de cada línea se mantenían iguales.
En consecuencia, Johannsen explicó sus resultados uniendo los efectos de
la herencia y el ambiente, concluyendo que por tratarse de una especie
autógama los individuos eran homocigóticos o líneas puras. Dentro de
cada una de ellas, la variación observada era consecuencia puramente
ambiental. En resumen, Johannsen estableció que el fenotipo era la
expresión del genotipo en un ambiente determinado.
Fenotipo = genotipo + ambiente
P=G+E
Teoría de los factores polímeros
Ni1sson- Ehle (1908) realizó sus trabajos con otra especie autógama, el trigo,
fijándose en dos caracteres: "precocidad" y "resistencia al frío". Realizando
cruzamientos entre parentales que diferían en su precocidad (menos precoz x más
precoz), observó lo que él llamó segregaciones transgresivas.
P: Más precoces
F1:
x
menos precoces
Intermedio
F2: aparecían individuos más precoces que el parental más precoz y más
tardíos que el parental más tardío.
Análogamente ocurría con la resistencia al frío.
Estos resultados le llevaron a la conclusión de que los caracteres "precocidad" y
resistencia al frío" estaban determinados por muchos genes, que llamó factores
múltiples, polímeros o acumulativos, cuyos efectos individuales son equivalentes y
pequeños y cuya expresión fenotípica final para cada carácter considerado es la
suma de los efectos individuales.
P1 (menos precoz) AA BB cc dd ee X P2 (más precoz) aa bb CC DD EE
F1: Aa Bb Cc Dd Ee (precocidad intermedia)
F2: AA BB CC DD EE ……………………...+ aa bb cc dd ee
(más precoz que el parental más precoz) (menos precoz que el
parental menos precoz
Los genes representados con
mayúsculas (sin indicar por
ello relación de dominancia)
producen efectos equivalentes
y sumables.
Valor de 2
Los representados con
minúsculas también producen
efectos aditivos equivalentes
entre sí, aunque de menor
cuantía
Valor de 1
Esta interacción aditiva de los genes (polimeria) la volvió a demostrar
Nilson-Ehle (1911) al cruzar variedades (genotipos homocigóticos) de
trigo que diferían en el color del grano: rojo o blanco.
En los diferentes cruzamientos realizados obtuvo en la F2 segregaciones:
3:1, 15:1 y 63:1 de plantas con granos rojos o blancos, respectivamente,
observando además que la coloración roja variaba de intensidad.
La interpretación que dio fue la siguiente: la coloración del grano viene
determinada por la interacción aditiva de tres pares de alelos R1r1, R2r2
y R3r3
Variedad blanca: r1, r2 y r3 x R1R1 r2r2 r3r3, ó r1r1 r2r2 R3R3)
(R1R1 R2R2 r3r3, ó R1R1 r2 r2 R3 R3)
(R1R1 R2R2 R3R3
3:l
15:1
63:1
R1R1R2R2
X
r1r1r2r2
R1r1R2r2
R1R2
R1R2
R1r2
r1R2
r1r2
R1R1R2R2
14/16:
1/16
4:6:4
R1r2
r1R2
r1r1r2r2
r1r2
1/16
Genética cualitativa
1.Caracteres de clase.
2.Variación discontinua, diferentes
clases fenotípicas.
3.Efectos patentes de un solo gen.
Genes mayores.
4.Se estudian apareamientos
individuales y su progenie.
5.El análisis es por medio de
cálculos de proporciones y
relaciones.
6. No hay influencia del ambiente
Genética cuantitativa
1.Caracteres de grado.
2.Variación continua. Las
determinaciones fenotípicas
muestran un espectro o gama.
3.Control poligénico, los efectos de
los genes individuales son
difícilmente detectables. Genes
menores.
4.Se estudian poblaciones y todos
los tipos de cruzamientos.
5.El análisis es de tipo estadístico,
proporcionando cálculos
aproximados de los parámetros de
las poblaciones.
6. Influencia acusada del ambiente
7. Es frecuente la heterocigosis.
8. Importantes en el establecimiento
del equilibrio que soporten las
presiones de selección y produzcan
una expresión fenotípica óptima.
POLIGEN
Gene que ejerce efecto en un fenotipo pero que en conjunción con otros
muchos genes controla una característica cuantitativa.
Se consideran medias y varianzas de las poblaciones y no valores discretos
Variación fenotípica (VF)
Es la expresión de la variabilidad presentada por un determinado carácter.
Mide la intensidad con la que aparece un carácter cuantitativo en la
población.
Se descompone en varios componentes:
Componente heredable
Componente Genético (VG)
Componente no heredable
Componente ambiental (VE)
VF = VG + VE
h2 en sentido amplio, expresada en la razón
VG / VF
E
G
Debe considerarse
pues hay G que
interactúan mejor con
unos E que con otros
G-E
Y
La VG se puede descomponer en dos componentes principales:
a) Componente Genético Aditivo (VA): O heredabilidad (h2) en sentido
estricto, que evalúa el efecto aditivo de los genes y se expresa mediante la
selección artificial. No se presenta dominancia pero cada alelo no
contribuye de la misma forma
Escala de valores fenotípicos 0
Genotipos
A’ = 2
A2 = 3
1
2
A’A’
A’ A2
A2 A2
4
5
6
Es la diferencia entre los valores cuantitativos de los homocigotos A’A’ y A2 A2
Es la diferencia entre los valores cuantitativos de los homocigotos A’A’ y A2 A2
+d = desviación de A’A’ con respecto a la media
- d = desviación de A2 A2 con respecto a la media
b) Componente de dominancia Vd): Evalúa el efecto de la heterocigosis
y se explota mediante la hibridación y las ploidías. Es la desviación de Aa con
respecto a la media de los homocigotos.
- Parcial: El heterocigoto es casi tan valioso como el homocigoto de mayor
influencia
0
A’A’
1
1,5
A’ A2
2
A2 A2
- Completa: El heterocigoto es tan valioso como el homocigoto de mayor
influencia
A’ = 2
A’A’
A’ A2
A2 A2
A2 = 3
A’A’
A’ A2
A2 A2
6
6
4
c) Interacciones interlocus o epistáticas:Son las modificaciones de los
efectos aditivos y de los de la dominancia en el locus Aa por sustitución en el locus
Bb
d) Componente ambiental aditivo: Efecto medio del ambiente sobre los
genotipos o la desviación media de los genotipos causados por el E
e) Interacción G-E: Que produce diferencias entre los genotipos en sus
desviaciones del origen por efecto de causas ambientales
Los que se toman en cuenta son el aditivo, dominancia y epistáticos
VG = VA + Vd + VI
Es el factor más importante, causante
del parecido entre parientes
Heredabilidad
La contribución relativa que hacen a la variabilidad los genes de un
carácter en estudio
Factor más importante en la formulación de
planes de crianza para mejorar calidad
La variabilidad de los valores fenotípicos para un rasgo cuantitativo,
puede al menos teóricamente asociarse a sus componentes genéticos y no
genéticos
V2 F = VG + VG
La heredabilidad (h ó H) es la proporción de la V2 F que se debe a efectos
genéticos
En su sentido estricto. Es la proporción de la V2 F o total que se debe al
efecto aditivo de los genes.
Se refiere siempre a un cruzamiento determinado o al paso de una
generación a la otra, por lo que no se habla de un valor único de h2 para un
carácter cuantitativo de cualquier especie
Si toda la variabilidad fenotípica de un rasgo es de naturaleza genética,
como la mayoría de los caracteres mendelianos
los efectos del
ambiente están ausentes y h2 = 1
Si toda la variabilidad fenotípica es de naturaleza ambiental como ocurre
para cualquier rasgo dentro de una línea homóciga
h2 = 0
Clases de Heredabilidad
a) En sentido amplio: Considera a todas las varianzas, es decir incluye
a todos los tipos de acción génica y por lo tanto forma una amplia
estimación de la heredabilidad
h2
VG
=
VF
b) En sentido estricto: Considera sólo a VA y tiene carácter de predicibilidad
VA
2
h =
VF
La selección dependerá del valor relativo de los componentes de varianza,
aunque no debe descartarse que son ambiente específicos, por lo que un
determinado resultado no puede ser extrapolado a otro ambiente ni
con otras tecnologías utilizadas. Además los valores de VA y de Vd y por
lo tanto de VG dependen de la frecuencia de los genes que están
determinando el carácter, por los que estos componentes son stock
específicos.
Cerdo
espesor de grasa de lomo
70 %
Tamaño de camada
05 %
En animales terrestres produce ganancias de 5/1 a 50/1
En acuáticos, el potencial de mejoramiento genético y el retorno económico
es mayor:
- Variación genética disponible para manipular es mayor: 15 – 20 % de
heterocigosidad promedio
-Mayor fertilidad
- Común la reversión y hermafroditismo
- Hibridación interespecífica freceuente
Ostrea edulis: h2 = 51 % ganancia en peso
Mytilus edulis: h2 = 60 % crecimiento
Conclusiones
• Los rasgos métricos no son muy heredables, por lo tanto lo que se
entiende por baja o alta heredabilidad es relativo, depende del carácter en
estudio y del organismo.
• Puede tener cualquier valor: de 0
1
• Si la VF es de naturaleza genética= 1, si es de naturaleza ambiental = 0
• Si está por encima de 20 y 30% se puede hacer selección
Selección
Es la unión de individuos no al azar, con el fin de obtener descendencia con algún
genotipo deseado
Clases:
a) Natural: Sólo se permite que reproduzcan los individuos que poseen rasgos
adaptativos para el E en que viven.
b) Artificial: El hombre determina a cual de los organismos se les permite que
dejen descendencia. Escoger dos o tres rasgos.
Diferencial de Selección (S) :Es la diferencia entre el promedio de
individuos seleccionados y el promedio de individuos pertenecientes a su
generación
X = 80 libras. Se separan individuos con peso mayor de 95 libras: 100 lb
S = 100 – 80 = 20
Este es el incremento que se espera alcancen,
si se logra, la heredabilidad = 1
Ganancia por Selección: Es la diferencia ganada de un genotipo en
consideración, entre la segunda generación y la primera
GS = G2
- G1
Respuesta por Selección. Es la ganancia genética obtenida por
selección, es la diferencia entre la media de la descendencia y la media de
la población original.
Este valor depende la heredabilidad del carácter y del diferencial de
selección
R = h2 S
Entonces la selección aprovecha la VG de tipo aditivo para producir
mejoras. No debe desestimarse el efecto del medio ambiente
Métodos de Apareamiento
Luego de la selección
se hacen aparear de diferentes
maneras
apareamiento también está incluido en la de crianza
1. A. aleatorio: genera la mayor diversidad genética entre la progenie.
2. A. Asociativo Positivo: Los individuos tienen son similares que el
promedio del grupo seleccionado
- Basado en parentesco genético: ENDOGAMIA
incremento de homocigosidad
3. A. Asociativo Negativo: Involucra individuos que están menos
emparentados que el promedio del grupo seleccionado. Trata de
aprovechar el vigor del híbrido