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

Problemas Resueltos (extraídos de Modern Genetic Analysis)

1. En una población experimental de Tribolium (escarabajos de la harina), el largo del cuerpo muestra una distribución continua con una media de 6 mm. Un grupo de machos y hembras con un largo de cuerpo de 9 mm fueron removidos y entrecruzados. El largo del cuerpo de su descendencia es en promedio de 7.2 mm. A partir de estos datos, calcula la heredabilidad en sentido estricto de la característica largo del cuerpo en esta población.

Solución:

El diferencial de selección (S)= media de los individuos seleccionados – media de la población original
S = 9 - 6 = 3
La respuesta a la selección (R)= media de la descendencia – media de la población original
R = 7.2 - 6 = 1.2
Entonces la heredabilidad en sentido estricto será:
h2 = R/S
h2 = 1.2/3 = 0.4


2. En algunas especies de pájaros cantores, las poblaciones que viven en diferentes regiones geográficas cantan en diferentes “dialectos” de la canción de la especie. Algunas personas creen que estas diferencias son el resultado de diferencias genéticas entre las poblaciones, mientras que otros creen que estas diferencias surgen solamente de idiosincrasias individuales en los fundadores de estas poblaciones y han sido pasadas de generación en generación por aprendizaje. Esquematice un programa experimental que determine la importancia de los factores genéticos y no genéticos y su interacción en los dialectos de los pájaros cantores. Si existiera alguna evidencia de diferencias genéticas, qué experimentos podrían ser realizados para proveer una detallada descripción del sistema genético, incluyendo el número de genes, su relación de ligamiento y su fenotipo aditivo y no aditivo? Si existen evidencias de diferencias genéticas, qué experimentos se podrían realizar para proveer una descripción detallada del sistema genético involucrado, incluyendo el número de genes que están segregando, su relación de ligamiento, y los efectos fenotípicos aditivos y no aditivos.

Solución:

Este ejemplo ilustra las dificultades experimentales que surgen cuando se trata de examinar la base genética de algunas características cuantitativas. Para poder decir algo acerca del rol de los genes y del ambiente se requiere, como mínimo, que los organismos puedan ser criados a partir de huevos fecundados en condiciones controladas de laboratorio. Para poder realizar aseveraciones más detalladas de los genotipos que subyacen en la variación de los caracteres cuantitativos, se requiere además, que los resultados de los cruzamientos entre padres de fenotipos conocidos, y de antecedentes fenotípicos conocidos, se puedan observar; y que la descendencia de algunos de esos cruzamientos pueda a su vez cruzarse con individuos de fenotipo y antecedentes genéticos conocidos.

Muy pocas especies animales satisfacen estos requerimientos, ya que es francamente más fácil llevar a cabo cruzamientos controlados en las plantas. Asumiremos que la especie de pájaros cantores en cuestión pueden ser criadas y cruzadas en cautiverio.

a. Para determinar si existe alguna diferencia genética que determina las diferencias fenotípicas observadas en el dialecto entre poblaciones, se necesita criar pájaros pertenecientes a las distintas poblaciones, desde estado de huevo, en ausencia de toda influencia auditiva de sus propios ancestros y en varias combinaciones de ambientes auditivos de otras poblaciones. Esto se realiza criando pájaros a partir del huevo y agrupándolas de la siguiente manera: 1)En aislamiento. 2)Rodeados de polluelos de la misma población. 3)Rodeados de polluelos provenientes de aves derivadas de otras poblaciones.4) En presencia de adultos cantores, de otras poblaciones. 5) En presencia de adultos de su propia población, que canten (como control de las condiciones de cría).

Si no existen diferencias genotípicas y todas las diferencias de los dialectos son aprendidas entonces las aves del grupo 5 cantarán el dialecto de su propia población y aquellos del grupo 4 cantarán el dialecto diferente. Los grupos 1,2 y 3, podrán simplemente no cantar, ellos podrían cantar un canto generalizado que no corresponda a ninguno de los dialectos; o podrían cantar el mismo dialecto que representaría un programa de desarrollo “intrínseco” sin estar modificado por el aprendizaje.

Si las diferencias en los dialectos están totalmente determinadas genéticamente los pájaros de los grupos 4 y 5 cantarán el mismo dialecto que sus padres. Las aves de los grupos 1,2 y 3 –si cantan- será el dialecto de la población parental independientemente de los otros pájaros del grupo Existen por supuesto posibilidades no tan definitivas que indiquen que tanto las diferencias genéticas como las aprendidas tienen influencia en la característica. Por ejemplo las aves del grupo 4 pueden cantar con elementos de ambas poblaciones. Nótese que si los pájaros del grupo 5, control, no cantan el dialecto normal, el resto de los resultados no se pueden interpretar ya que las condiciones de la cría artificial están interfiriendo con el programa normal de desarrollo.

b. Si los resultados de los primeros experimentos muestran alguna heredabilidad en el sentido amplio, entonces es posible realizar análisis posteriores. Este análisis requiere una población que segregue, obtenida a partir de un cruzamiento entre poblaciones de dos dialectos, digamos A y B. Un cruzamiento entre machos de la población A y hembras de la población B y el cruzamiento recíproco dará una estimación del grado promedio de dominancia de los genes que influencian el carácter, y si están ligados al sexo. (Recuerden que en las aves el sexo heterogamético es el femenino, las hembras son ZW).La descendencia de estos y subsiguientes cruzamientos deben necesariamente criarse bajo condiciones que no confundan los componentes genéticos y los aprendidos, de las diferencias entre los dialectos tales como se revelen en los experimentos de la parte a. Si los efectos aprendidos no pueden delimitarse los análisis genéticos no pueden llevarse a cabo.


c. Para localizar los genes que influencian las diferencias entre los dialectos se requerirá un gran número de marcadores genéticos que segreguen. Estos marcadores podrían ser mutantes morfológicos o variantes moleculares tales como polimorfismos en sitios de restricción. Tendrán que estudiarse las familias que segreguen para las diferencias en los caracteres cuantitativos para ver si existe una co-segregación de los loci marcadores con estos caracteres cuantitativos. Estos loci que co-segregan serían los candidatos para estar ligados a los loci que controlan los caracteres cuantitativos. Los cruzamientos posteriores entre individuos con y sin marcadores mutantes y las medidas de los valores de los caracteres cuantitativos en los individuos de la F2 establecerán si existe un verdadero ligamiento entre los marcadores y los loci de los caracteres cuantitativos. En la práctica es poco factible que esos experimentos se puedan llevar a cabo con especies de aves cantoras, debido al tiempo y esfuerzo que requeriría establecer líneas que lleven un gran número de genes marcadores diferentes y de polimorfismos moleculares.


3. Una población de trigo genéticamente heterogénea tiene una varianza en el número de días para la maduración igual a 40, mientras que dos poblaciones endocriadas derivadas de ésta tienen una varianza de 10. a) ¿Cuál es la varianza genotípica vg , la varianza ambiental Ve y la heredabilidad en sentido amplio H2 de los días para la maduración en esta población? B) Si las líneas endocriadas fueran cruzadas, qué varianza se podría predecir para el carácter días para la maduración en la generación F1 .

Solución:

La varianza fenotípica Vp = en la población genéticamente heterogénea es la suma de la varianza genética + la varianza ambiental, y ésta es 40. La varianza en las líneas endocriadas es igual a la varianza ambiental, ya que la varianza genética es igual a 0, en una población genéticamente homogénea. Entonces la varianza genética Vg en la población heterogénea es 40 – 10 = 30. La heredabilidad en sentido amplio
H2 = Vg
Vg+ Ve
H2 = 30/40 = 0,75

Si las líneas endocriadas fueran cruzadas, la generación F1 sería genéticamente uniforme y en consecuencia la varianza genética sería 0 y la varianza ambiental sería 10.


4. Se lleva a cabo una selección artificial para el peso del fruto en una población de tomate. Se pesan todos los frutos de una planta y el peso promedio se toma como el fenotipo de esa planta. En la población como un todo el peso promedio del fruto es de 75 g. Las plantas cuyo peso promedio es de 100g se seleccionan y se cruzan al azar para obtener la siguiente generación. La heredabilidad en sentido estricto para el peso del fruto en esta población se estima en 0,20. a) ¿Cuál es el peso promedio del fruto esperado después de una generación de selección? b) ¿Cuál es el peso promedio del fruto esperado después de 5 generaciones de selección si en cada generación los padres elegidos tienen un peso promedio de 25 g por encima de la media de la población? Asuma que la heredabilidad en sentido estricto permanece constante durante el tiempo considerado.

Solución

a. En la primera generación de selección la media de la población es M = 75 g. y la de los padres seleccionados es M* = 100 g. La heredabilidad en sentido estricto h2 es 0,20. La fórmula Mi = M + h2 (M* - M) nos da la media en la primera generación,
Mi = 75 + 0,20 (100 – 75) = 80 g.

b. En cada generación M* - M = 25 y h2 permanece en 0,20, de manera que la ganancia en peso promedio por generación sería de 5 g. Después de 5 generaciones la ganancia esperada es de 25 g. Dando un peso promedio por fruto de 100 g. En el supermercado representa una disminución en el número de tomates por peso en libras de 6 a 4 o 5 tomates.


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unidad vinculante intradisciplinaria de genética
universidad de la república
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