04.06.03
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genética cuantitativa

1. Caracteres cuantitativos
2. Efectos genéticos y ambientales
3. Estadística de los caracteres cuantitativos
4. Componentes de la varianza.
5. QTLs
6. Heredabilidad
7. Estimación del fenotipo de la descendencia
8. Predicción de la respuesta de selección
9. Selección artificial por períodos prolongados
10. Problemas resueltos
11. Preguntas de repaso
12. Algunos ejercicios
13. Links

ut = 10
genética cuantitativa

2. Efectos genéticos y ambientales sobre los caracteres cuantitativos

Hemos visto en el estudio de la Genética Mendeliana que si se conocen las interacciones alélicas para un gen en particular, se puede utilizar el genotipo para predecir el fenotipo. Si una característica está controlada por un solo gen tenemos tres genotipos posibles AA, Aa y aa y dependiendo de las interacciones alélicas (dominancia o dominancia incompleta) podemos tener dos o tres fenotipos. A medida que aumenta el número de genes que controlan una característica es posible un número cada vez mayor de genotipos.

La fórmula que puede predecir el número de genotipos a partir del número de genes es 3n, siendo n el número de genes. Los siguientes son los números de genotipos posibles para un número dado (n) de genes que controlan una característica arbitraria.

# de genes
# de genotipos
1
3
2
9
5
243
10
59049

Veamos un ejemplo con dos genes, A y B. Le asignaremos valores métricos a cada alelo. El alelo A conferirá 4 unidades mientras que el alelo a proveerá 2 unidades. En el otro locus, el alelo B contribuirá con 2 unidades y el alelo b proveerá 1 unidad. Con dos genes controlando una característica tenemos 9 genotipos posibles. En la tabla vemos los genotipos y los valores métricos asociados a cada uno.

genotipo
proporción en la F2
Valor métrico
AABB
1
12
AABb
2
11
AAbb
1
10

AaBB

2
10
AaBb
4
9
AaBB
2
8
aaBB
1
8
aaBb
2
7
aabb
1
6

Estos resultados pueden representarse en una gráfica:

La gráfica muestra la distribución de los datos de la tabla. Esta gráfica posee la forma de campana indicadora de una distribución normal, y este hecho tiene importantes implicancias en la manera en que se analizan los caracteres cuantitativos. El ejemplo en particular, demuestra una acción génica aditiva, y esto significa que cada alelo tiene un valor específico que contribuye al fenotipo final. Es así que cada genotipo tiene un valor métrico que difiere levemente de los otros, y resulta en una distribución (o curva) de valores métricos que se aproxima a una curva de valores continuos.

Existen otras interacciones génicas entre los caracteres cuantitativos tales como la dominancia o la epistasis que afectan el fenotipo. Por ejemplo si una acción génica dominante controla una característica, entonces el homocigota dominante y el heterocigota tendrán un valor fenotípico igual. Por lo tanto el número de fenotipos es menor que para la acción génica aditiva. El número de fenotipos que resultan de genotipos específicos se reducirá aún más si existen interacciones epistáticas entre los distintos loci que afectan al fenotipo. Los efectos aditivos, dominantes o epistáticos pueden contribuir al fenotipo de un carácter cuantitativo, pero generalmente las interacciones aditivas son las más importantes.

Todos los factores mencionados son de naturaleza genética pero también existen factores ambientales que afectan a los caracteres cuantitativos. El efecto primario del ambiente es el de cambiar el valor para un genotipo en particular. Si usamos el ejemplo anterior, el valor del genotipo AaBb puede variar entre 8-10. Esta variación sería el resultado de los diferentes ambientes en que creció el genotipo. La consecuencia de estos efectos ambientales es que la distribución de la frecuencia fenotípica se asimila aún más a una distribución normal.

Para ilustrar el efecto del ambiente en la expresión del genotipo estudiemos el rendimiento de un trigo de invierno en una localidad de Dakota del Norte durante los últimos diez años (los datos fueron procesados por el Dr. Jim Anderson, North Dakota University). Cualquier variación año a año en el rendimiento para un genotipo dado es principalmente un efecto ambiental.

Rendimiento por genotipo por año

año
genotipo
Roughrider
Seward
Agassiz
1986
47.9
55.9
47.5
1987
63.8
72.5
59.5
1988
23.1
25.7
28.4

1989

61.6
66.5
60.5
1990
0.0
0.0
0.0
1991
60.3
71.0
55.4
1992
46.6
49.0
41.5
1993
58.2
62.9
48.8
1994
41.7
53.2
39.8
1995
53.1
65.1

53.5

nota: En 1990 murieron todas las plantas debido a heladas

Entonces el genotipo es la suma de los efectos genéticos y ambientales. Expresado en forma matemática:

Fenotipo = Factores genéticos + Factores ambientales

Al considerar la Genética Cuantitativa uno de los objetivos importantes es el poder determinar la importancia relativa del genotipo y del ambiente. En algunos casos de organismos experimentales es posible separar genotipo y ambiente respecto de sus efectos sobre el fenotipo medio. Por ejemplo un fitotecnista puede estudiar el rendimiento de una serie de líneas endocriadas en ambientes distintos, que difieren en densidad de plantación y cantidad de fertilizante. Es posible entonces 1) Comparar el rendimiento del mismo genotipo en ambientes diferentes, y evaluar el efecto del ambiente sobre el fenotipo. 2) Comparar el rendimiento de diferentes genotipos en el mismo ambiente, y evaluar el efecto de los genotipos sobre el fenotipo.

Como pueden imaginarse la Genética Cuantitativa estudia muchos otros aspectos de los caracteres cuantitativos. Problemas estudiados por la Genética Cuantitativa:

  1. ¿Cuál es la contribución genética y ambiental al fenotipo?
  2. ¿Se pueden identificar los loci que determinan los caracteres cuantitativos?
  3. ¿Cuántos genes controlan o tienen influencia sobre el carácter?
  4. ¿Son iguales las contribuciones de los genes?
  5. ¿Cómo interactúan los alelos de los diferentes loci: aditivamente, epistáticamente?
  6. ¿Cuán rápido puede cambiar una característica que se encuentra bajo efecto de selección?

 


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