Kvantitativ arv i fisk: Karakteristik og måling

I denne artikel vil vi diskutere om: - 1. Emne-Matter af kvantitativ arv 2. Karakteristika Egenskaber af kvantitativ arv 3. Måling.

Emne for kvantitativ arv:

Efter genopdagelsen af ​​Mendel's lov udførte mange forskere lignende eksperimenter og fandt ud af, at der var svingninger i Mendels arvets lov. Men de var enstemmige, at gener arvede tegn. Gen er en stabil enhed. Det styrer individets fænotype.

En organisme, der bærer det normale gen, kaldes vildtype, organismen, der bærer et ændret gen, kaldes en mutant. For eksempel har vildtype Drosophila lyse røde øjne farve, mens mutant har hvid øjenfarve. Kropsfarven på Cyprinis carpio er grå farve, men mutanten har kropsfarve gylden. Dette er forekomster af kvalitative tegn.

På den anden side er kropsvægten ved alder eller kropsvægten af ​​fisk / organismer og mælkeproduktion af ko og længde af fisk af samme aldersgruppe ikke diskret enhed (farve aldrig lige) men er kontinuerlig variabel og derfor Eksempler på kvantitative tegn. Den kvantitative egenskabsfænotype bestemmes af alleler af mange gener, der virker sammen. Fænomenerne kaldes polygeniske.

Den kvantitative karakter er ikke kun under polygenisk (multiple alleler) kontrol, men miljøet påvirker også det kvantitative træk. To personer med lignende genotype, hvis de er opdrættet i forskellige miljøer, har en anden kvantitativ fænotype.

F.eks. Har fisk, der har samme genotype, men hvis en gruppe er opdrættet i miljø, der har rig fedning, mens anden gruppe opdrættes i miljøet, der har mindre rige fed, vil den tidligere gruppe naturligvis vokse hurtigere, der viser kvantitativ fænotype. Det er klart, at kvantitative træk vil afhænge af genotype såvel som miljø.

Karakteristika Egenskaber ved kvantitativ arv:

Der er tre karakteristiske træk ved kvantitativ arv:

(1) De er løbende variable. Der er ingen forskellig fænotype i afkom. For eksempel, hvis krydset er lavet mellem hvid og rød, vil afkomene have kontinuerlig fordeling af farve mellemliggende mellem forældrenes farver med forskellige intensiteter.

(2) Det er polygenisk af natur. Den enkelte karakter styres af alleler af mange forskellige gener. Befolkningen har et stort antal forskellige genotyper, og forskellig genotype kan have den samme fænotype.

(3) Miljøet påvirker de kvantitative egenskaber som beskrevet ovenfor. Når vi bruger begrebet miljø, dækker det alle aspekter, hvor organismer interagerer med det fysiske og biologiske miljø omkring det i løbet af dets levetid.

Her er det klart, at genotype-miljøet også spiller en vigtig rolle i udseendet af fænotype af kvantitativ karakter. Eksemplet er igen citeret, at en godt fodret fisk, cyprinus carpio vil vokse hurtigere end den dårligt fodrede karpe uanset genotype.

Det er derfor etableret, at miljø og genotype begge spiller en rolle i bestemmelsen af ​​kvantitativ karakter. Baseret på forskningen mellem 1903-1918 accepteres det, at arv af kvantitative træk følger mendelsk mode.

Måling af kvantitativ arv:

RA Fisher, en britisk statistiker, beskrev den biometriske tilgang og foreslog, at analyse af varians og arvelighed er nødvendig til måling for kvantitativ arv.

(1) Variansanalyse:

Før du forstår variansen, er det vigtigt at vide, at der er forhold mellem middelværdien (X) og standardafvigelsen (S) i normalfordelingskurven. Det er også nødvendigt at vide, at der er et forhold mellem standardafvigelsen og variansen. Dette forhold er givet som under.

Standardafvigelse firkant (S) 2 = Varians

Standardafvigelse S = √V

De kvantitative træk er kontinuert variable og distribueres normalt.

Den normale distributionsgraf er klokkeformet.

Følgende er karakteristika ved den normale fordeling:

(1) Det er en symmetrisk fordeling.

(2) I den normale fordeling forekommer middelværdien af ​​befolkningen (X) ved kurvens spids, eller ordinaten ved middelværdien er den højeste ordinat. Ligeledes er højden af ​​den gennemsnitlige ordinat og højden af ​​andre ordinater ved forskellige standardafvigelser fra middelværdien tilfældet et fast forhold til højden af ​​middelordinaten.

En standardafvigelse fra gennemsnittet på hver side er altid 34.13 af kurvens samlede areal (68.26) (fig. 41.1, 2 og 3).

(3) Kurven er asymptotisk til basislinjen, hvilket indikerer kontinuitet til at nærme sig, men det berører aldrig den vandrette akse.

(4) Standardafvigelsen eller variansen eller (S) 2 definerer kurvens spredning. Så hvis vi undersøger to grafer, der har det samme gennemsnit (X), men viser forskellen i variansen, kan vi konkludere, om variansen er mere eller mindre.

(a) Formel til beregning af varians:

I kvantitativ karakter er variansen kendt som fænotypisk varians og er repræsenteret som Vp. Det er godt accepteret værktøj, der anvendes i kvantitativ genetik, som omfatter analysen af ​​komponenterne i den fænotypiske varians.

Vp = Vg + Ve.

Formlen er baseret på følgende koncept. Den fænotypiske varians (Vp) har tre additivkomponenter: den genetiske varians (Vg), den miljømæssige varians (Ve) og interaktionsvariancen (Vi).

Formlen er faktisk som følger:

Vp = Vg + Ve + Vi.

Vp = fænotypisk varians

Vg = genetisk varians / varians på grund af gener (forskellige alleler og loci, QTL)

Ve = miljøvariation vi har ingen måde at måle interaktionsvariation Vi, det antages normalt at være nul, så Vp = Vg + Ve.

(a) Sådan beregnes genetisk varians (Vg)?

Variationerne forårsaget af gener kan komme fra tre forskellige kilder. For det første kan variationen være relateret til ligefrem tilstedeværelse eller fravær af særlig allel på kvantitativt træklokalitet (QTL). Dette er additiv genetisk varians og betegnet med (Va). Det er vigtigst som tilstedeværelsen eller fraværet af en bestemt allel, som overføres uændret til næste generation.

For det andet er der i nogle tilfælde tilstedeværelse eller fravær af særlig genotype hos QTL. For eksempel kan en særlig heterozygotisk kombination af alleler på et sted give en fordel til et individ med hensyn til et bestemt træk. Dette kaldes som dominerende genetisk varians og betegnes som Vd.

Det er mindre håndterbart at simpelt kunstigt valg. Fordi under meiosi vil segregering og uafhængigt sortiment af alleler finde sted, og i den næste generation i stedet for den samme heterozygote kombination (hvilket er fordelagtigt) kan der forekomme en anden kombination derfor er der ingen garanti for arv.

For det tredje frembringes genetisk variation ved interaktioner mellem loci kaldet epistatisk eller ikke-allelisk interaktionsgenetisk varians, betegnet med Vi.

Derfor kan den genetiske varians Vg beregnes ved hjælp af følgende formel:

Vg = Va + Vd + Vi

Va = additiv genetisk varians

Vd = dominerende genetisk varians

Vi = interaktion genetisk varians

Forklaring:

Den genetiske varians i befolkningen skyldes hovedsagelig på grund af:

(i) Allelisk forskel i genotypen. De er additiv genetisk varians (Va),

(ii) Den dominante genetiske varians (Vd), generne er dominerende eller recessiv

(iii) Og genetisk interaktionsvariation (Vi).

Den genetiske varians (Vg) kan beregnes ved at subtrahere miljøvariancen fra variansen af ​​F2-individerne (Vg = VF2-Ve).

(i) Va beregnes som følger:

Den fænotypiske variation, der er forårsaget af individer, skyldes forskellige alleler af gen ved QTL, som påvirker fænotypen. Det er vigtigste element i genetisk variation for akvakulturopdrætteren, fordi tilstedeværelsen eller fraværet af bestemte alleler er et tegn.

Additive variansen (Va) kan beregnes ved at subtrahere backcross-variansen (VB1 og VB2) fra F2-variansen under anvendelse af følgende formel:

Va = 2 (VF2 - (VB1 + VB2) / 2)

Den dominerende varians (Vd) er den del af den fænotypiske varians forårsaget af den enkelte, der har forskellige alleler af gener, som virker fænotypen. Dominansvariancen (Vd) er meget mindre tilgængelig for simpel kunstig udvælgelse, fordi genotype brydes ned under meioser og sammensættes igen i forskellige kombinationer i næste generation.

Således krydser der mellem indavlede, stærkt homozygote linjer ikke garanti for forudsigelig heterozygositet hos afkom, og sådan F 1- hybrid anvendes almindeligvis i planter og dyredyrkning. Udviklingen af ​​indavlede linjer i vandlevende organismer er stadig i barndom, men ploidy manipulationsteknikker er ret succesfulde.

Den tredje komponent i genetisk variation produceres ved interaktioner mellem loci og kaldes epistatisk eller ikke-allelisk genetisk interaktionsvariation (Vi). Det omfatter epistase, forbedring, undertrykkelse osv. Det omfatter et individ kan være højt rangeret for et træk, da det besidder bestemte kombinationer af genotyper på tværs af to eller flere QTL.

Additiv genetisk varians og dominansvariation kan estimeres ved at måle afvigelserne af grupper af individer, som har kendt genetisk relation. Værdierne af disse afvigelser kan derefter bruges til at gøre fradrag for de alleler, der er til stede i befolkningen. De to typer af F 1 kryds (F 1 personer krydset med begge sæt af forældre) er særligt værdifulde for denne type analyse.

(ii) Dominansvariancen (Vd) kan beregnes ved at subtrahere additivvariancen fra genetisk varians. I disse beregninger ignoreres den interaktive komponent.

(b) Miljøvariationen (Ve) er måleenheden af ​​fænotypiske forskelle, der produceres af de forskellige miljøer, såsom vandkvalitet, fødevarekvalitet og mængde, temperatur og strømningstæthed, som befolkningen bor i. For eksempel vokser en godt fodret fisk hurtigere end en dårligt fodret fisk.

Væksten af ​​planterne vil være mere i jorden, hvor næringsstoffer i jorden er mere i forhold til planten, hvor næringsstoffer er lave i samme felt. Så er der fysisk og biologisk miljø interageret på en tæt måde. Det omfatter også det cellulære miljø, som er ansvarlig for kodning af proteinet.

Så miljøvariationen måles ved hjælp af en genetisk ensartet befolkning. Dette kunne opnås ved indavl. En sådan population ville være genetisk ens og derfor Vg = 0. Og al fenotypisk variation skal skyldes miljø og derfor Vp = Ve.

Hvis to krydsninger nemlig P1 og P1 krydses med samme genotype, vil F1-individerne være genetisk ensartede, og den totale fænotypiske varians er et estimat af miljøvariancen. Forudsat at alle befolkningerne er opvokset i samme miljø, er miljøvariationen gennemsnittet af forældrenes varians og F 1 .

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

2. Heritability:

Andelen af ​​variansen af ​​et træk, der er under genetisk kontrol, betegnes som arvelighed. Heritabilitet er et mål for den genetiske komponent af variansen, og gennem denne teknik anvendes den til at forudsige fænotyper af afkom.

Således opnås først og fremmest middelværdien og variansen af ​​en kvantitativ egenskab fra forældrenes befolkning, så disse oplysninger kan bruges til at forudsige middelværdien af ​​fænotypisk fordeling i afkom (generation). Og vi kan bestemme, hvor stærkt fænotypeegenskaberne af afkomene ligner forældrenes fænotype.

Der findes to almindeligt anvendte numeriske foranstaltninger af arvelighed. Den ene er arvelighedskoefficienten (h 2 ), også kaldet arvelighed i snæver forstand. Den anden er graden af ​​genetisk bestemmelse (H 2 ), også kaldet arvelighed i bredere forstand.

Begge værdier afhænger af forholdet mellem den genetiske varians og fænotype variansen, h2 er forholdet mellem additiv variansen og den totale fænotypiske varians, og H2 er forholdet mellem total genetisk varians og total fænotypisk varians.

Følgende er formlerne til måling af arvelighed:

h 2 = Va / Vp

H 2 = Vg / Vp

Begge disse værdier viser, at hvilken del af variationen i en population er resultatet af genetisk variation? Begge disse værdier varierer teoretisk fra 1 til 0, hvis værdien er høj, viser det sig, at stor del af den fænotypiske variation er resultatet af genetiske variationer, h 2 og H 2 har vigtige begrænsninger.

Deres værdier er beregnet for en befolkning i et miljø, så de kan ikke bruges til andre generationer af samme befolkning, der opdrættes i forskellige miljøer eller for andre befolkninger.

Hver population har et andet sæt genotyper og vil have en anden andel af den fænotypiske varians forårsaget af genetisk varians og forskellige værdier af h 2 og H 2 . Et eksempel er citeret for at forklare, hvordan h 2 kan bruges til at forudsige fænotype af afkom.