Quantitative Vererbung bei Fischen: Eigenschaften und Messung
In diesem Artikel werden wir über Folgendes diskutieren: 1. Thema der quantitativen Vererbung 2. Merkmale Merkmale der quantitativen Vererbung 3. Messung.
Gegenstand der quantitativen Vererbung:
Nach der Wiederentdeckung des Mendelschen Gesetzes führten viele Wissenschaftler ähnliche Experimente durch und stellten fest, dass Mendels Erbgesetz schwankend war. Sie waren sich jedoch einig, dass Gene Charaktere erben. Gene ist eine stabile Einheit. Es kontrolliert den Phänotyp des Individuums.
Ein Organismus, der das normale Gen trägt, wird Wildtyp genannt, der Organismus, der ein geändertes Gen trägt, wird als Mutante bezeichnet. Zum Beispiel hat Wildtyp-Drosophila eine helle rote Augenfarbe, während die Mutante eine weiße Augenfarbe hat. Die Körperfarbe von Cyprinis carpio ist grau, die Mutante jedoch golden. Dies sind die Fälle von qualitativen Merkmalen.
Andererseits sind das Körpergewicht im Alter oder das Körpergewicht von Fischen / Organismen und die Milcherzeugung von Kuh und die Länge von Fischen ähnlicher Altersgruppe keine diskrete Entität (Farbe ist niemals gleich), sondern ist kontinuierlich variabel und daher auch die Beispiele für quantitative Merkmale. Der Phänotyp des quantitativen Merkmals wird durch Allele vieler Gene bestimmt, die zusammenwirken. Die Phänomene werden als polygenisch bezeichnet.
Die quantitativen Eigenschaften stehen nicht nur unter polygener (multipler Allel) Kontrolle, sondern die Umgebung beeinflusst auch das quantitative Merkmal. Zwei Individuen mit einem ähnlichen Genotyp, wenn sie in unterschiedlichen Umgebungen gebildet werden, haben einen anderen quantitativen Phänotyp.
Beispielsweise haben Fische den gleichen Genotyp, aber wenn eine Gruppe in einer Umgebung aufgezogen wird, die reich gefüttert wird, während die andere Gruppe in einer Umgebung mit weniger reichhaltiger Fütterung aufgezogen wird, wird die erste Gruppe natürlicherweise schneller wachsen und einen quantitativen Phänotyp zeigen. Es ist klar, dass quantitative Merkmale sowohl vom Genotyp als auch von der Umgebung abhängen würden.
Merkmale Merkmale der quantitativen Vererbung:
Es gibt drei charakteristische Merkmale der quantitativen Vererbung:
(1) Sie sind kontinuierlich variabel. Es gibt keinen ausgeprägten Phänotyp bei den Nachkommen. Wenn zum Beispiel das Kreuz zwischen Weiß und Rot gebildet wird, wird der Nachwuchs eine kontinuierliche Farbverteilung zwischen den Farben der Eltern mit unterschiedlichen Intensitäten aufweisen.
(2) Es ist von Natur aus polygen. Der einzelne Charakter wird von Allelen vieler verschiedener Gene gesteuert. Die Population weist eine große Anzahl unterschiedlicher Genotypen auf, und unterschiedliche Genotypen können den gleichen Phänotyp aufweisen.
(3) Die Umgebung beeinflusst die oben beschriebenen quantitativen Merkmale. Wenn wir den Begriff Umwelt verwenden, umfasst er alle Aspekte, in denen Organismen während ihres Lebens mit der physischen und biologischen Umgebung um sie herum interagieren.
Hier ist es klar, dass die Genotyp-Umgebung auch eine wichtige Rolle beim Auftreten von Phänotypen quantitativen Charakters spielt. Das Beispiel wird erneut zitiert, dass ein gut gefütterter Fisch, Cyprinus carpio, ungeachtet des Genotyps schneller wächst als der schlecht gefütterte Karpfen.
Es ist daher festgelegt, dass sowohl Umgebung als auch Genotyp bei der Bestimmung des quantitativen Charakters eine Rolle spielen. Basierend auf den zwischen 1903-1918 durchgeführten Forschungen wird angenommen, dass die Vererbung quantitativer Merkmale der Mendelschen Mode folgt.
Messung der quantitativen Vererbung
RA Fisher, ein britischer Statistiker, beschrieb den biometrischen Ansatz und schlug vor, dass Varianzanalyse und Heritabilität zur Messung quantitativer Vererbung erforderlich sind.
(1) Varianzanalyse:
Vor dem Verständnis der Varianz ist es wichtig zu wissen, dass es einen Zusammenhang zwischen dem Mittelwert (X) und der Standardabweichung (S) in der Normalverteilungskurve gibt. Es ist auch notwendig zu wissen, dass zwischen Standardabweichung und Varianz ein Zusammenhang besteht. Diese Beziehung ist wie unter angegeben.
Standardabweichung Quadrat (S) 2 = Varianz
Standardabweichung S = √V
Die quantitativen Merkmale sind kontinuierlich variabel und normal verteilt.
Der Normalverteilungsgraph ist glockenförmig.
Das sind die Eigenschaften der Normalverteilung:
(1) Es ist eine symmetrische Verteilung.
(2) In der Normalverteilung tritt der Mittelwert der Bevölkerung (X) am Höhepunkt der Kurve auf, oder die Ordinate beim Mittelwert ist die höchste Ordinate. In ähnlicher Weise sind die Höhe der mittleren Ordinate und die Höhe anderer Ordinaten bei verschiedenen Standardabweichungen vom Mittelwert ein fester Zusammenhang mit der Höhe der mittleren Ordinate.
Eine Standardabweichung vom Mittelwert auf jeder Seite beträgt immer 34, 13 der Gesamtfläche (68, 26) der Kurve (Abb. 41.1, 2 & 3).
(3) Die Kurve ist zur Grundlinie asymptotisch, was auf Kontinuität der Annäherung hindeutet, aber niemals die horizontale Achse berührt.
(4) Die Standardabweichung oder Varianz oder (S) 2 definiert die Streuung der Kurve. Wenn wir also zwei Graphen untersuchen, die den gleichen Mittelwert (X) haben, aber die Abweichungsdifferenz zeigen, können wir schließen, ob die Abweichung mehr oder weniger ist.
(a) Formel für die Berechnung der Varianz
In quantitativer Hinsicht wird die Varianz als phänotypische Varianz bezeichnet und als Vp dargestellt. Es ist ein anerkanntes Instrument in der quantitativen Genetik, das die Analyse der Komponenten der phänotypischen Varianz einschließt.
Vp = Vg + Ve.
Die Formel basiert auf dem folgenden Konzept. Die phänotypische Varianz (Vp) hat drei additive Komponenten: die genetische Varianz (Vg), die Umgebungsvarianz (Ve) und die Interaktionsvarianz (Vi).
Die Formel lautet eigentlich wie folgt:
Vp = Vg + Ve + Vi.
Vp = phänotypische Varianz
Vg = genetische Varianz / Varianz aufgrund von Genen (verschiedene Allele und Loci, QTL)
Ve = Umgebungsabweichung; Wir haben keine Möglichkeit, die Wechselwirkungsvarianz Vi zu messen, sie wird normalerweise als Null angenommen, also Vp = Vg + Ve.
(a) Wie berechnet man die genetische Varianz (Vg)?
Die durch Gene verursachten Variationen können aus drei verschiedenen Quellen stammen. Erstens kann die Variation mit dem direkten Vorhandensein oder Nichtvorhandensein eines bestimmten Allels an quantitativen Merkmalen (QTL) zusammenhängen. Dies ist die additive genetische Varianz und wird mit (Va) bezeichnet. Es ist von größter Bedeutung für das Vorhandensein oder Fehlen eines bestimmten Allels, das unverändert an die nächste Generation weitergegeben wird.
Zweitens ist in einigen Fällen ein bestimmter Genotyp bei QTL vorhanden oder nicht vorhanden. Zum Beispiel kann eine bestimmte heterozygote Kombination von Allelen an einem Ort einem Individuum einen Vorteil in Bezug auf ein bestimmtes Merkmal verleihen. Dies wird als dominante genetische Varianz bezeichnet und als Vd bezeichnet.
Die einfache künstliche Auswahl ist weniger beherrschbar. Da während der Meiose eine Segregation und unabhängige Allelsortierung stattfindet und in der nächsten Generation anstelle der gleichen heterozygoten Kombination (was vorteilhaft ist), kann eine andere Kombination auftreten, so dass keine Vererbungsgarantie besteht.
Drittens wird die genetische Variation durch Interaktionen zwischen Loci erzeugt, die als epistatische oder nicht-allelische Interaktions-Genvariante bezeichnet werden, die mit Vi bezeichnet wird.
Daher kann die genetische Varianz Vg durch die folgende Formel berechnet werden:
Vg = Va + Vd + Vi
Va = additive genetische Varianz
Vd = dominante genetische Varianz
Vi = interaktionsgenetische Varianz
Erläuterung:
Die genetische Varianz in der Bevölkerung wird hauptsächlich durch folgende Faktoren verursacht:
(i) Allelischer Unterschied im Genotyp. Sie sind additive genetische Varianz (Va),
(ii) Die dominante genetische Varianz (Vd), Gene sind dominant oder rezessiv
(iii) Und genetische Interaktionsvarianz (Vi).
Die genetische Varianz (Vg) kann durch Subtraktion der Umgebungsvarianz von der Varianz der F 2 -Personen (Vg = VF 2 -Ve) berechnet werden.
(i) Va wird wie folgt berechnet:
Die phänotypische Variation, die von Individuen verursacht wird, ist auf unterschiedliche Allele des Gens bei QTL zurückzuführen, die den Phänotyp beeinflussen. Es ist für den Aquakulturzüchter das wichtigste Element der genetischen Variation, da das Vorhandensein oder Fehlen bestimmter Allele ein Charakter ist.
Die additive Varianz (Va) kann durch Subtraktion der Rückkreuzungsvarianz (VB 1 und VB 2 ) von der F 2 -Varianz unter Verwendung der folgenden Formel berechnet werden:
Va = 2 (VF 2 - (VB 1 + VB 2 ) / 2)
Die dominante Varianz (Vd) ist der Teil der phänotypischen Varianz, der durch Individuen verursacht wird, die verschiedene Allele von Genen aufweisen, die den Phänotyp beeinflussen. Die Dominanzvarianz (Vd) ist für eine einfache künstliche Selektion viel weniger geeignet, da der Genotyp während der Meiose abgebaut und in der nächsten Generation in verschiedenen Kombinationen wieder zusammengesetzt wird.
Daher garantiert die Kreuzung zwischen hochgezüchteten Inzuchtlinien keine vorhersagbare Heterozygosität in der Nachkommenschaft, und solche F 1 -Hybride werden üblicherweise in der Pflanzen- und Tierzucht verwendet. Die Entwicklung von Inzuchtlinien in Wasserorganismen steckt noch in den Kinderschuhen, aber Manipulationstechniken der Ploidie sind recht erfolgreich.
Die dritte Komponente der genetischen Variation wird durch Interaktionen zwischen Loci erzeugt und wird als epistatische oder nicht alleleische genetische Interaktionsvarianz (Vi) bezeichnet. Es umfasst Epistase, Verbesserung, Unterdrückung usw. Es umfasst eine Person, die für ein Merkmal hoch eingestuft werden kann, da sie bestimmte Kombinationen von Genotypen über zwei oder mehr QTL besitzt.
Die additive genetische Varianz und die Dominanzvarianz können geschätzt werden, indem die Varianzen von Gruppen von Individuen mit bekannter genetischer Beziehung gemessen werden. Die Werte dieser Abweichungen können dann verwendet werden, um über die in der Population vorhandenen Allele Ableitungen zu treffen. Die beiden Arten von F 1 -Kreuzungen (F 1- Individuen, die mit beiden Elternpaaren gekreuzt wurden) sind für diese Art von Analyse besonders wertvoll.
(ii) Die Dominanzvarianz (Vd) kann berechnet werden, indem die additive Varianz von der genetischen Varianz abgezogen wird. Bei diesen Berechnungen wird die interaktive Komponente ignoriert.
(b) Die Umgebungsvarianz (Ve) ist das Maß für die phänotypischen Unterschiede, die durch die unterschiedliche Umgebung hervorgerufen werden, wie Wasserqualität, Lebensmittelqualität und -menge, Temperatur und Besatzdichte, in der die Individuen der Bevölkerung leben. Zum Beispiel wächst ein gut gefütterter Fisch schneller als ein schlecht gefütterter Fisch.
Das Wachstum der Pflanzen wird im Boden stärker sein, wo die Nährstoffe im Boden im Vergleich zu den Pflanzen stehen, in denen die Nährstoffe auf demselben Feld niedrig sind. Es gibt also eine physische und biologische Umgebung, die eng miteinander verbunden ist. Es umfasst auch die zelluläre Umgebung, die für die Kodierung des Proteins verantwortlich ist.
Die Umweltvarianz sollte also anhand einer genetisch einheitlichen Population gemessen werden. Dies könnte durch Inzucht erreicht werden. Eine solche Population wäre genetisch gleich und daher Vg = 0. Und alle phänotypischen Variationen müssen auf die Umgebung und somit Vp = Ve zurückzuführen sein.
Wenn zwei Kreuzungen, nämlich P 1 und P 1, gekreuzt werden, die den gleichen Genotyp haben, sind die F 1- Individuen genetisch einheitlich und die gesamte phänotypische Varianz ist eine Schätzung der Umgebungsvarianz. Unter der Annahme, dass alle Populationen in derselben Umgebung aufgezogen werden, ist die Umgebungsvarianz der Durchschnitt der Varianz der Eltern und der F 1 .
Ve = (Vp 1 + V p 2 + V F 1 ) / 3.
2. Erblichkeit:
Der Anteil der Varianz eines Merkmals, das unter genetischer Kontrolle steht, wird als Heritabilität bezeichnet. Die Heritabilität ist ein Maß für die genetische Komponente der Varianz und wird durch diese Technik zur Vorhersage der Phänotypen von Nachkommen verwendet.
So werden zuerst der Mittelwert und die Varianz eines quantitativen Merkmals aus der elterlichen Bevölkerung ermittelt, dann kann diese Information verwendet werden, um eine Vorhersage über den Mittelwert der phänotypischen Verteilung in der Nachkommenschaft (Erzeugung) zu treffen. Und wir können feststellen, wie stark die Phänotypmerkmale der Nachkommen dem Phänotyp der Eltern ähneln.
Es gibt zwei weit verbreitete numerische Maße der Erblichkeit. Einer ist der Erblichkeitskoeffizient (h 2 ), auch Erblichkeit im engeren Sinne genannt. Das andere ist der Grad der genetischen Bestimmung (H 2 ), auch Erblichkeit im weiteren Sinne genannt.
Beide Werte hängen vom Verhältnis der genetischen Varianz zur Phänotypvarianz ab, h 2 ist das Verhältnis der additiven Varianz zur gesamten phänotypischen Varianz und H 2 ist das Verhältnis der gesamten genetischen Varianz zur gesamten phänotypischen Varianz.
Das Folgende sind die Formeln zur Messung der Erblichkeit:
h 2 = Va / Vp
H 2 = Vg / Vp
Diese beiden Werte zeigen, dass welcher Anteil der Variation in einer Population das Ergebnis genetischer Variation ist. Beide Werte variieren theoretisch von 1 bis 0. Wenn der Wert hoch ist, zeigt dies, dass ein großer Teil der phänotypischen Variation das Ergebnis genetischer Variationen ist. H 2 und H 2 haben wichtige Einschränkungen.
Ihre Werte werden für eine Population in einer Umgebung berechnet. Sie können daher nicht für andere Generationen derselben Population, die in anderen Umgebungen aufgewachsen sind, oder für andere Populationen verwendet werden.
Jede Population hat einen anderen Satz von Genotypen und wird einen unterschiedlichen Anteil der phänotypischen Varianz haben, die durch genetische Varianz und unterschiedliche Werte von h 2 und H 2 verursacht wird . An einem Beispiel wird erläutert, wie h 2 zur Vorhersage des Phänotyps der Nachkommen verwendet werden kann.
