Risposta alla selezione

GENETICA
QUANTITATIVA
Caratteri quantitativi e qualitativi
I caratteri discontinui o
qualitativi esibiscono un
numero ridotto di fenotipi e
mostrano una relazione
genotipo-fenotipo semplice
I
caratteri
continui
o
quantitativi mostrano una
vasta gamma di fenotipi e
mostrano una relazione
genotipo-fenotipo complessa
I caratteri quantitativi
• Caratteri continui
• Caratteri meristici
• Caratteri a soglia
Carattere continuo
Carattere soglia
La natura dei caratteri quantitativi
I caratteri quantitativi sono dovuti a:
• Genotipi multipli (caratteri poligenici)
• Fattori ambientali (norma di reazione)
• Genotipi multipli e fattori ambientali (caratteri multifattoriali)
Come si studiano i caratteri quantitativi?
Mediante l’applicazione della
statistica
Perchè si studiano i caratteri quantitativi?
Per prevedere i fenotipi nella
progenie
METODI STATISTICI PER
L’ANALISI DEI CARATTERI
QUANTITATIVI
Campioni e popolazioni
In statistica il gruppo di interesse è la
popolazione,
di
cui
un
campione
rappresenta un sottoinsieme. Il campione
deve
essere
rappresentativo
della
popolazione e sufficientemente ampio da
rendere minime le differenze casuali tra la
popolazione e il campione
Distribuzioni di frequenze
I caratteri quantitativi vengono descritti
con la distribuzione di frequenza, un
grafico che rappresenta il numero o la
proporzione dei vari fenotipi
La distribuzione di frequenza è caratterizzata da una
serie di parametri statistici:
• Misure della tendenza centrale: moda e media
• Misure della dispersione: varianza e dev. standard
• Misure di relazione: correlazione e regressione
La moda
La moda è il valore più
frequente
di
una
distribuzione fenotipica
La media
La media aritmetica dei
valori indica il centro della
distribuzione dei valori
La varianza
La varianza è lo scostamento
quadratico medio dei valori rispetto alla
loro media. La varianza indica il grado
di variabilità dei valori, ossia l’ampiezza
della dispersione dei valori rispetto alla
classe fenotipica centrale
La deviazione standard
La deviazione standard è la
radice quadrata della varianza
La correlazione
Il coefficiente di correlazione (r) è un parametro che stima la relazione tra
due caratteri quantitativi. Per calcolarlo occorre conoscere la covarianza
che è il prodotto della deviazione di ogni valore di x dalla media dei valori di
x e della deviazione di ogni valore di y dalla media della y.
Il valore di r è compreso tra -1 e +1
Una correlazione tra due variabili denota
unicamente che esse sono in associazione. Ciò
non implica che esista una relazione di causa ed
effetto né che i valori delle due variabili
corrispondano. Correlazione vuol dire solo che al
cambiamento di una variabile è legato una
variazione proporzionale dell’altra variabile
La regressione
Le misure di correlazione forniscono soltanto una stima di quanto è precisa
la relazione fra due variabili. La regressione, invece, permette di prevedere
il valore di una variabile in base al valore di un’altra variabile correlata. Ciò
vuol dire che possiamo prevedere le caratteristiche fenotipiche di una
progenie generata da un incrocio senza conoscere i genotipi che
codificano per tale carattere:
y = a + bx
a = intercetta, ossia il valore di y quando x = 0
b = pendenza della curva, o coefficiente di regressione
Il coeff. di regressione indica l’entità dell’aumento medio di y al variare di x
b = covxy/s2x
a = y - bx
Eredità
poligenica
EREDITABILITA’
Cosa vuol dire ereditabilità di un carattere?
Studiare l’ereditabilità di un carattere vuol dire capire
quanta parte della variabilità del carattere sia dovuta
a fattori genetici e quanta a fattori ambientali
A cosa serve studiare l’ereditabilità?
Per poter applicare i programmi di selezione
artificiale per il miglioramento genetico animale e
vegetale
La varianza fenotipica e le sue
componenti
VP = VG + VE + VGE
VP =
VG =
VE =
VGE =
varianza fenotipica
varianza genetica
varianza ambientale
varianza da interazione
tra genotipo e ambiente
Esempio di varianza VGE: il genotipo influisce
sul peso della pianta, ma le condizioni
climatiche determinano quale genotipo
produca l’esemplare più pesante
Le componenti della varianza
genetica
V G = V A + VD + V I
VG = varianza genetica
VA = varianza genetica additiva
VD = varianza genetica di dominanza
VI = varianza da interazione tra geni (epistasi)
VP = VA + VD + VI + VE + VGE
I tipi di ereditabilità
Ereditabilità in senso lato
E’ quella porzione della varianza fenotipica dovuta alla varianza genetica:
H2 = VG / VP
Ereditabilità in senso stretto
E’ quella porzione della varianza fenotipica dovuta alla varianza genetica
additiva:
h2 = VA / VP
Come si calcola l’ereditabilità
Metodo del confronto dei fenotipi tra genitori e prole o
tra individui con diversi gradi di parentela: utilizzo della
correlazione e della regressione
Se i geni sono importanti nel determinare la varianza
fenotipica, allora individui imparentati dovrebbero
essere più somiglianti per un certo fenotipo, dato che
possiedono un numero più elevato di geni in comune
Somiglianza fenotipica
tra genitori e prole
La pendenza della retta di regressione
tra i valori medi della progenie e i valori
medi dei genitori è una stima
dell’ereditabilità in senso stretto h2
Comprendere l’ereditabilità
1. L’ereditabilità non indica il grado con cui un carattere viene
determinato geneticamente
2. Un individuo non presenta ereditabilità
3. L’ereditabilità per un carattere non è universale
4. I fattori ambientali possono influire su un dato carattere
anche quando l’ereditabilità è alta
5. Caratteri condivisi da membri della stessa famiglia non
possiedono necessariamente un’elevata ereditabilità
Familiarità: condivisione di una certo carattere tra i
membri della stessa famiglia. I caratteri familiari
insorgono perché i membri di una stessa famiglia
condividono dei geni o perché sono esposti alle
stesse condizioni ambientali
Ereditabilità: presenza dello stesso genotipo negli
individui che mostrano lo stesso carattere
La selezione artificiale
Nella selezione artificiale sono gli uomini, e non la
natura, a selezionare gli individui che dovranno
sopravvivere e riprodursi. Se i caratteri selezionati
hanno una base genetica, allora possono variare ed
evolvere nel tempo come risultato della selezione.
Ne consegue che la selezione artificiale è un potente
mezzo utilizzato dall’uomo per avere un rapido
cambiamento evolutivo delle specie domestiche al
fine di produrre tante specie vegetali e animali con
caratteri desiderabili
Le tante razze di cani domestici ottenute per
selezione artificiale dall’uomo in 10000 anni
Ereditabilità
stimate
per
alcuni caratteri morfologici e
comportamentali del cane
La stima della risposta alla selezione
Risposta alla selezione (R): differenza tra la progenie dei
genitori selezionati e la media non selezionata. La risposta
alla selezione rappresenta la quota di variazione che
avviene in una generazione in seguito a selezione. Dipende
da due fattori: l’ereditabilità in senso stretto e il differenziale
di selezione:
R = h2 x s
Differenziale di selezione (s): differenza tra il fenotipo
medio dei genitori selezionati e il fenotipo medio della
popolazione non selezionata
La misura della risposta alla selezione fornisce un mezzo
ulteriore per determinare l’ereditabilità in senso stretto:
Risposta alla selezione
h2 =
Differenziale di selezione
L’effetto della selezione dipende dalla quantità di
varianza genetica additiva e non dalla varianza genetica
generale. Qundi l’ereditabiltà in senso stretto h2 e non
quella in senso lato H2 è importante ai fini di una corretta
previsione della selezione
Correlazioni genetiche nella
risposta alla selezione
La correlazione fenotipica può essere di natura:
• ambientale: più caratteri sono influenzati dallo stesso
fattore
ambientale (es: umidità → dimensioni pianta / numero di semi)
• genetica: un gene influenza più caratteri (geni pleiotropici;
pleiotropici es:
ormone della crescita → altezza / dimensioni mani). La correlazioni
genetiche possono essere positive o negative (es: nei bovini, resa di
latte / percentuale di grasso nel latte)
Le correlazioni genetiche generano una risposta correlata alla selezione:
quando si seleziona per un carattere, tutti i caratteri geneticamente
correlati mostrano una risposta alla selezione. Pertanto le correlazioni
genetiche influenzano le risposte alla selezione sia naturale che artificiale:
• un esperimento di miglioramento genetico artificiale
• la capacità di una popolazione naturale di rispondere ai mutamenti
ambientali, e quindi di evolversi / conservarsi
Alcune correlazioni genetiche nell’uomo, in
animali domestici e in popolazioni naturali