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Esquema de las relaciones (mapa) entre genotipo y fenotipo
a nivel poblacional. Modificado de Houle y col 2010
Espacio Genético
A)
G1
1
F1
4 G2
G´1
G´2
F´1
Fenotipo
interno
F2
F´2
F3
Espacio Fenotípico
tiempo
Espacio
Genético
G3
3
2
B)
Ambient
externo
Fenotipo
externo
¿Se puede categorizar el ambiente?
• Abiótico
• Biótico
• Según la magnitud del cambio: abrupto , clinal
•
•
•
•
Interespecífico: competencia, predación
Intraespecífico: competencia
Sexo
Ontogenia
Norma de reacción
Es el set de fenotipos que
se expresan a partir de un
genotipo cuando se
enfrenta a diferentes
condiciones ambientales
Norma de reacción
• Definir el carácter
• Definir el ambiente
fenotipo
• Definir el genotipo
ambiente
NORMA DE REACCION
En la naturaleza
En el laboratorio
Parawixia bistriata: construye la tela según la
disponibilidad de comida que depende de la
hora del día. Al atardecer más compacta y
durante el día más abierta. La cantidad de
tela usada es la misma
¿La norma de reacción puede variar?
fenotipo
fenotipo
PLASTICIDAD FENOTÍPICA
ambiente
PLASTICA
ambiente
NO PLASTICA
Plasticidad fenotípica de caracteres de Drosophila frente a cambios de temperatura
durante el desarrollo
PLASTICIDAD FENOTÍPICA
PARA MÁS DE UN GENOTIPO
INTERACCIÓN GENOTIPO-AMBIENTE
(GEI)
LAS NORMAS DE REACCIÓN NO SON PARALELAS
Genotipo 1
Genotipo 2
Supervivencia ()
ambiente
Bases genéticas del cambio fenotipico
• Inserción de elementos transponibles al
azar en el genoma de D. melanogaster
• Línea control libre de mutaciones
• Búsqueda de genes involucrados en la
expresión de este fenotipo
• Genoma de D. melanogaster secuenciado
1
2
….
n
The only
differences
between us is
the location of
the P-insert
Developmental Time and Body Size and Shape traits
12 am – 18 pm
1 instar lavae
30 larvae
Each 12 hs collected
emerged flies and sexed
Measured the time elapsed
DT, viability and Sex Ratio
Different blocks
Each block was set up with
Canton S B as a control
Keep the flies for part 2
Two different temperatures
17 and 25 C
Mensch et al 2008, BMC Devolp Biol
El control genético de la plasticidad
• Sensitividad alélica: involucra la respuesta de
un gen en particular a un cambio en las
condiciones ambientales. Respuesta gradual
fenotipo
ambiente
• Control regulatorio: postula que hay genes
que dependen del ambiente para expresarse. Ej
gen lac operon en E. coli
fenotipo
ausencia
presencia
Ambiente (lactosa)
Mensch et al 2008, BMC Devolp Biol
Control Regulatorio
DT
Imp
fenotipo
0
ausencia
CG14478
17
DT
presencia
ambiente
25 ºC
CG11550
Sensitividad Alélica
0
CG11226
fenotipo
ambiente
17
25 ºC
FENOTIPO
PATRONES PARA LA INTERACCION
GENOTIPO-AMBIENTE
1
2
1
2
AMBIENTE
CAMBIO DE ESCALA
CAMBIO DE RANKING
Odor guided behavior in larvae
Lavagnino y col 2013
We use 2 different chemicals as attractant: benzaldehyde and propionic acid
Set up 34 lines for benzaldehyde and propionic acid
Essays:
30 1st instar larve
5 minutes
3 cm
5 – 7 replicates for
each lines
Response index RI
RI: [(n odor – n control (H2O))/n total] x 100
Genotype by environment interactions
Fuente
DF
CM
F
P
Genotype
33
1092.381
0.836
0.69
Environment
1
246.263
0.192
0.66
Genotype x
Environment
33
1306.020
5.210
<0.0001
Error
330
250.675
60
50
40
30
RI
20
10
0
RI: [(n odor – n control (H2O))/n total] x 100
-10
Prop
Benz
¿Cómo estimar el GEI?
En el caso que genotipo fuere un factor aleatorio
( Robertson, 1959)
VG x E= [ (σE1 – σE2)2 + 2 σE1 σE2 ( 1 – r (G x E)] / 2
Cambio de escala
Cambio de ranking
V G x E es el componente de varianza de G x E
σE1 y σE2 son las raíces cuadradas del componente de varianza entre
genotipos para cada ambiente. ANOVA para cada ambiente σE1, σE2
r (G x E) correlación genética entre ambientes y refleja si los mismos genotipos
controlan la expresión del carácter entre ambientes
r (G x E) : COV E1E2 / σE1 σE2
COV E1E2 covarianza medidos en diferentes ambientes
Resistencia al estrés alimenticio medidos en
poblaciones naturales de D. melanogaster
Each population was analyzed by ANOVA with sex (fixed), line (random) and
sex by line (GxE. randon)
line
line x sex
Scale
Ranking
Guemes
29.50%
40.10%
41.50%
58.50%
Cachi
66.60%
24.60%
59%
41%
San Blas
52.40%
32.20%
49.47%
50.53%
Chilecito
35.60%
52.90%
57.65%
42.35%
Jachal
39.80%
21.10%
6.76%
93.24%
San Juan
43.50%
43.20%
3.36%
96.64%
Barreal
45.20%
40.80%
43.43%
56.57%
Uspallata
NS 3.7%
37.10%
25.98%
74.02%
Lavalle
63%
22.80%
44.55%
55.45%
San
Rafael
58.30%
25.10%
54.28%
45.72%
Goenaga y col 2010
La arquitectura genética es diferente cuando
cambia el ambiente
Arquitectura genética del comportamiento olfativo en respuesta a distintas
concentraciones de benzaldehido en hembras de D. melanogaster
Líneas turquesa representa mayor valor al esperado
Líneas violetas representa menor valor al esperado
0.1% v/v
0.3% v/v
Sambandan et al 2006
Efectos de epístasis en longevidad
Magwire et al 2010
Interacciones epistáticas entre genes que
presentan elementos trasponibles cuyo
efecto es el de incrementar la longevidad.
Las líneas turquesas indican una mayor
longevidad a la esperada y las líneas
violetas señalan una menor longevidad a
la esperada
Machos
Hembras
¿La plasticidad fenotípica puede
afectar la tasa del cambio evolutivo?
Surgimiento de nuevas variantes y cambio
La plasticidad fenotípica puede
ser una restricción a la evolución