Quantitative Inheritance in Fish: Characteristics and Measurement
In dit artikel zullen we het hebben over: - 1. Subject-Matter of Quantitative Inheritance 2. Kenmerken Kenmerken van kwantitatieve overerving 3. Meting.
Subject matter van kwantitatieve overerving:
Na de herontdekking van de wet van Mendel, voerden veel wetenschappers vergelijkbare experimenten uit en ontdekten dat er een fluctuatie in Mendels wet van erfelijkheid was. Ze waren echter unaniem dat genen karakters erven. Gen is een stabiele entiteit. Het bestuurt het fenotype van het individu.
Een organisme dat het normale gen draagt, wordt wildtype genoemd, het organisme dat een veranderd gen draagt, wordt een mutant genoemd. Wildtype Drosophila heeft bijvoorbeeld een heldere rode ogenkleur terwijl de mutant de kleur van de witte ogen heeft. De lichaamskleur van Cyprinis carpio is grijs van kleur, maar de mutant heeft een gouden kleur. Dit zijn de voorbeelden van kwalitatieve personages.
Aan de andere kant zijn het lichaamsgewicht op leeftijd of het lichaamsgewicht van vissen / organismen en de melkproductie van koeien en lengte van vissen van vergelijkbare leeftijdsgroep geen afzonderlijke entiteit (kleur is nooit gelijk) maar is continu variabel en daarom is de voorbeelden van kwantitatieve tekens. Het kwantitatieve kenmerk-fenotype wordt bepaald door allelen van veel genen die samen werken. De verschijnselen worden polygeen genoemd.
Het kwantitatieve karakter is niet alleen onder polygenische (meerdere allelen) controle, maar de omgeving beïnvloedt ook de kwantitatieve eigenschap. Twee personen met een vergelijkbaar genotype als ze in verschillende omgevingen zijn verhoogd, hebben een ander kwantitatief fenotype.
Vissen met hetzelfde genotype, maar als een groep wordt grootgebracht in een omgeving die rijk is gevoed terwijl een andere groep wordt grootgebracht in een omgeving met minder rijk gevoed, zal de eerste groep van nature sneller groeien met een kwantitatief fenotype. Het is duidelijk dat kwantitatieve kenmerken afhankelijk zijn van het genotype en de omgeving.
Kenmerken Kenmerken van kwantitatieve overerving:
Er zijn drie karakteristieke kenmerken van kwantitatieve overerving:
(1) Ze zijn continu variabel. Er is geen duidelijk fenotype bij de nakomelingen. Als het kruis bijvoorbeeld wordt gemaakt tussen wit en rood, hebben de nakomelingen een continue kleurverdeling die tussen de kleuren van de ouders met verschillende intensiteiten ligt.
(2) Het is polygeen van aard. Het enkele karakter wordt bestuurd door allelen van veel verschillende genen. De populatie heeft grote aantallen verschillende genotypes en verschillende genotypes kunnen hetzelfde fenotype hebben.
(3) De omgeving beïnvloedt de kwantitatieve eigenschappen zoals hierboven beschreven. Wanneer we de term omgeving gebruiken, behandelt deze alle aspecten waarin organismen gedurende de levensduur interactie hebben gehad met de fysieke en biologische omgeving eromheen.
Hier is het duidelijk dat de genotypeomgeving ook een belangrijke rol speelt bij het verschijnen van een fenotype van een kwantitatief karakter. Het voorbeeld wordt opnieuw aangehaald dat een goedgevoede vis, Cyprinus carpio sneller zal groeien dan de slecht gevoede karper, ongeacht het genotype.
Daarom is vastgesteld dat de omgeving en het genotype beide een rol spelen bij de bepaling van het kwantitatieve karakter. Op basis van de onderzoeken die gedaan zijn tussen 1903-1918, wordt aangenomen dat erfelijkheid van kwantitatieve kenmerken de Mendeliaanse mode volgt.
Meting van kwantitatieve overerving:
RA Fisher, een Britse statisticus, beschreef de biometrische benadering en stelde voor dat analyse van variantie en overerfelijkheid nodig is voor het meten van kwantitatieve overerving.
(1) Analyse van de afwijking:
Voordat we de variantie begrijpen, is het essentieel om te weten dat er een relatie bestaat tussen het gemiddelde (X) en de standaarddeviatie (S) in de normale verdelingskromme. Het is ook noodzakelijk om te weten dat er een verband bestaat tussen de standaarddeviatie en de variantie. Deze relatie wordt gegeven als onder.
Standaardafwijking vierkant (S) 2 = Variantie
Standaardafwijking S = √V
De kwantitatieve kenmerken zijn continu variabel en worden normaal verdeeld.
De normale distributiegrafiek is klokvormig.
Het volgende zijn de kenmerken van de normale verdeling:
(1) Het is een symmetrische verdeling.
(2) In de normale verdeling komt het gemiddelde van de populatie (X) voor op de top van de curve of de ordinaat op het gemiddelde is de hoogste ordinaat. Evenzo is de hoogte van de gemiddelde ordinaat en de hoogte van andere ordinaten bij verschillende standaardafwijkingen van het gemiddelde een vaste relatie met de hoogte van de gemiddelde ordinaat.
Eén standaarddeviatie van het gemiddelde aan elke kant is altijd 34.13 van het totale gebied (68.26) van de curve (figuren 41.1, 2 & 3).
(3) De curve is asymptotisch ten opzichte van de basislijn, die aangeeft dat de continuïteit te benaderen is maar de horizontale as nooit raakt.
(4) De standaardafwijking of variantie of (S) 2 definieert de spreiding van de curve. Dus als we twee grafieken met hetzelfde gemiddelde (X) bekijken maar het verschil in variantie laten zien, kunnen we concluderen of de variantie meer of minder is.
(a) Formule voor de berekening van de afwijking:
In kwantitatief karakter is de variantie bekend als fenotypische variantie en wordt weergegeven als Vp. Het is een goed geaccepteerde tool die wordt gebruikt in kwantitatieve genetica, waaronder de analyse van de componenten van de fenotypische variantie.
Vp = Vg + Ve.
De formule is gebaseerd op het volgende concept. De fenotypische variantie (Vp) heeft drie additieve componenten: de genetische variantie (Vg), de omgevingsvariantie (Ve) en de interactievariantie (Vi).
De formule is eigenlijk als volgt:
Vp = Vg + Ve + Vi.
Vp = fenotypische variantie
Vg = genetische variantie / variantie door genen (verschillende allelen en loci, QTL)
Ve = omgevingsvariantie; we kunnen de interactie variantie Vi niet meten, meestal wordt aangenomen dat deze nul is, dus Vp = Vg + Ve.
(a) Berekening van genetische variantie (VG)?
De variaties die door genen worden veroorzaakt, kunnen afkomstig zijn van drie verschillende bronnen. Ten eerste kan de variatie gerelateerd zijn aan directe aan- of afwezigheid van een specifiek allel op kwantitatieve trekloci (QTL). Dit is additieve genetische variantie en wordt aangeduid met (Va). Het is het belangrijkst als de aanwezigheid of afwezigheid van een bepaald allel dat ongewijzigd wordt doorgegeven aan de volgende generatie.
Ten tweede is er in sommige gevallen aanwezigheid of afwezigheid van een bepaald genotype bij QTL. Bijvoorbeeld kan een bepaalde heterozygote combinatie van allelen op een locus een individu een voordeel verschaffen met betrekking tot een bepaalde eigenschap. Dit wordt de dominante genetische variantie genoemd en wordt aangeduid met Vd.
Het is minder beheersbaar met eenvoudige kunstmatige selectie. Omdat tijdens de meiose segregatie en onafhankelijk assortiment van allelen zal plaatsvinden en in de volgende generatie in plaats van dezelfde heterozygote combinatie (wat voordelig is), kan een andere combinatie verschijnen en is er geen garantie voor overerving.
Ten derde wordt genetische variatie geproduceerd door interacties tussen loci genaamd epistatische of niet-allelische interactie genetische variantie, aangeduid door Vi.
Vandaar dat de genetische variantie Vg kan worden berekend met de volgende formule:
Vg = Va + Vd + Vi
Va = additieve genetische variantie
Vd = dominante genetische variantie
Vi = interactie genetische variantie
Uitleg:
De genetische variantie in de populatie wordt voornamelijk veroorzaakt door:
(i) Allelisch verschil in het genotype. Ze zijn additieve genetische variantie (Va),
(ii) De dominantie genetische variantie (Vd), genen zijn dominant of recessief
(iii) En genetische, interactievariantie (Vi).
De genetische variantie (Vg) kan worden berekend door de omgevingsvariantie af te trekken van de variantie van de F2-individuen (Vg = VF 2 -Ve).
(i) Va wordt als volgt berekend:
De fenotypische variatie die wordt veroorzaakt door individuen is te wijten aan verschillende allelen van genen bij QTL die het fenotype beïnvloeden. Het is het belangrijkste element van genetische variatie voor de aquacultuurveredelaar omdat de aanwezigheid of afwezigheid van bepaalde allelen een karakter is.
De additieve variantie (Va) kan worden berekend door de terugkruisvariantie (VB 1 en VB 2 ) van de F 2 -variantie af te trekken met behulp van de volgende formule:
Va = 2 (VF 2 - (VB 1 + VB 2 ) / 2)
De dominante variantie (Vd) is dat deel van de fenotypische variantie dat wordt veroorzaakt door een individu met verschillende allelen van genen die het fenotype beïnvloeden. De dominantie-variantie (Vd) is veel minder vatbaar voor een eenvoudige kunstmatige selectie, omdat het genotype wordt afgebroken tijdens de meiose en opnieuw wordt samengesteld in verschillende combinaties in de volgende generatie.
Vandaar dat kruising tussen ingeteelde, sterk homozygote lijnen geen garantie biedt voor voorspelbare heterozygotie bij de nakomelingen en dergelijke F1-hybriden worden gewoonlijk gebruikt bij planten en het fokken van dieren. De ontwikkeling van inteeltlijnen in aquatische organismen staat nog in de kinderschoenen, maar ploïdie manipulatietechnieken zijn redelijk succesvol.
De derde component van genetische variatie wordt geproduceerd door interacties tussen loci en wordt epistatische of niet-allele genetische interactievariantie (Vi) genoemd. Het omvat epistasis, enhancement, suppression, etc. Het bevat een individu kan hoog gerangschikt zijn voor een eigenschap omdat het specifieke combinaties van genotypen bezit over twee of meer QTL.
De additieve genetische variantie en dominantie-variantie kunnen worden geschat door de varianties te meten van groepen individuen die een genetische relatie hebben gekend. De waarden van deze varianties kunnen vervolgens worden gebruikt om conclusies te trekken over de allelen die in de populatie aanwezig zijn. De twee typen F 1- kruisen (F1-individuen gekruist met beide sets ouders) zijn bijzonder waardevol voor dit type analyse.
(ii) De dominantie-variantie (Vd) kan worden berekend door de additieve variantie van genetische variantie af te trekken. In deze berekeningen wordt de interactieve component genegeerd.
(b) De omgevingsvariantie (Ve) is de maat voor fenotypische verschillen die worden geproduceerd door de verschillende omgevingen zoals kwaliteit van water, voedselkwaliteit en -hoeveelheid, temperatuur en bezettingsdichtheid waarin de individuen in de populatie leven. Een goedgevoede vis zal bijvoorbeeld sneller groeien dan een slecht gevoede vis.
De groei van de planten zal meer in de bodem zijn, waarbij de voedingsstoffen in de bodem meer in vergelijking zijn met de plant waar de voedingsstoffen laag zijn in hetzelfde veld. Dus, er is een nauwe interactie tussen fysieke en biologische omgeving. Het omvat ook de cellulaire omgeving, die verantwoordelijk is voor het coderen van het eiwit.
Dus de omgevingsvariantie moet worden gemeten met behulp van een genetisch uniforme populatie. Dit kan worden verkregen door inteelt. Een dergelijke populatie zou genetisch hetzelfde zijn en daarom is Vg = 0. En alle fenotypische variatie moet het gevolg zijn van de omgeving en daarom Vp = Ve.
Als twee kruisen, namelijk P 1 en P 1 worden gekruist met hetzelfde genotype, dan zullen de F1-individuen genetisch uniform zijn en is de totale fenotypische variantie een schatting van de omgevingsvariantie. Ervan uitgaande dat alle populaties in dezelfde omgeving zijn opgegroeid, is omgevingsvariantie het gemiddelde van de variantie van ouders en de F 1 .
Ve = (Vp 1 + V p 2 + V F 1 ) / 3.
2. Erfelijkheid:
Het deel van de variantie van een eigenschap die onder genetische controle staat, wordt de erfelijkheidsgraad genoemd. Overerfelijkheid is een maat voor de genetische component van de variantie en wordt door deze techniek gebruikt bij het voorspellen van de fenotypes van nakomelingen.
Dus eerst wordt het gemiddelde en de variantie van een kwantitatief kenmerk verkregen uit de ouderpopulatie, waarna deze informatie kan worden gebruikt om voorspelling te doen over het gemiddelde van de fenotypische verdeling bij het nageslacht (generatie). En we kunnen bepalen hoe sterk de fenotypen van het nageslacht zullen lijken op het fenotype van de ouders.
Er zijn twee veelgebruikte numerieke maatstaven voor erfelijkheid. Een daarvan is de coëfficiënt van erfelijkheid (h 2 ), ook erfelijkheid in de enge zin genoemd. De andere is de mate van genetische determinatie (H2), ook erfelijkheid genoemd in de ruimere zin.
Beide waarden zijn afhankelijk van de verhouding van de genetische variantie tot fenotypevariantie, h 2 is de verhouding van de additieve variantie tot de totale fenotypische variantie en H 2 is de verhouding van de totale genetische variantie tot de totale fenotypische variantie.
De volgende zijn de formules voor het meten van de erfelijkheid:
h 2 = Va / Vp
H2 = Vg / Vp
Beide waarden geven aan dat welk deel van de variatie in een populatie het resultaat is van genetische variatie? Beide waarden variëren theoretisch van 1 tot 0, als de waarde hoog is, laat dit zien dat een groot deel van de fenotypische variatie het resultaat is van genetische variaties, waarbij H2 en H2 belangrijke beperkingen hebben.
Hun waarden worden berekend voor één populatie in één omgeving, zodat ze niet kunnen worden gebruikt voor andere generaties van dezelfde populatie die zijn grootgebracht in verschillende omgevingen of voor andere populaties.
Elke populatie heeft een andere reeks genotypen en zal een ander deel van de fenotypische variantie hebben die wordt veroorzaakt door genetische variantie en verschillende waarden van h 2 en H 2 . Een voorbeeld wordt aangehaald om uit te leggen hoe h 2 kan worden gebruikt voor het voorspellen van het fenotype van het nageslacht.
