الوراثة الكمية في الأسماك: الخصائص والقياس

في هذه المقالة سوف نناقش حول: - 1. موضوع-مسألة الميراث الكمي 2. خصائص ميزات الوراثة الكمية 3. القياس.

موضوع-مسألة الميراث الكمي:

بعد إعادة اكتشاف قانون مندل ، أجرى العديد من العلماء تجارب مماثلة ووجدوا أن هناك تقلبات في قانون مندل للإرث. ومع ذلك ، كانوا بالإجماع أن الجينات ترث الشخصيات. الجين هو كيان مستقر. انها تسيطر على النمط الظاهري للفرد.

ويطلق على الكائن الحي الذي يحمل الجين الطبيعي اسم النوع البري ، ويطلق على الكائن الحي الذي يحمل جينًا معدلاً اسم "طافرة". على سبيل المثال ، النوع البري Drosophila له لون أحمر العين مشرق في حين أن متحولة لديها لون العين البيضاء. لون الجسم من Cyprinis carpio هو اللون الرمادي ولكن متحولة له لون الجسم الذهبي. هذه هي أمثلة من الشخصيات النوعية.

من ناحية أخرى ، فإن وزن الجسم في عمر أو وزن الجسم من الأسماك / الكائنات الحية وإنتاج الحليب من البقر وطول الأسماك من نفس الفئة العمرية ليست كيان منفصل (لون لا يكون على قدم المساواة) ولكن المتغير المستمر ، وبالتالي ، أمثلة من الشخصيات الكمية. يتم تحديد النمط الظاهري سمة الكمي من الأليلات من العديد من الجينات تعمل معا. تسمى هذه الظاهرة بأنها متعددة الجينات.

الشخصية الكمية ليست فقط تحت سيطرة متعددة الجينات (alleles) ولكن البيئة تؤثر على السمات الكمية أيضا. شخصين مع النمط الجيني مماثلة إذا أثيرت في البيئة المختلفة لديها نمط ظاهري كمي مختلف.

على سبيل المثال ، الأسماك التي لها نفس النمط الجيني ، ولكن إذا كانت مجموعة واحدة قد أثيرت في بيئة غنية بالأغذية ، بينما تربى مجموعة أخرى في بيئة لديها أغذية أقل غنى ، فإن المجموعة السابقة ستنمو بشكل طبيعي بشكل أسرع مع إظهار النمط الظاهري الكمي. من الواضح أن السمات الكمية تعتمد على التركيب الوراثي وكذلك البيئة.

خصائص ميزات الوراثة الكمية:

هناك ثلاث سمات مميزة للوراثة الكمية:

(1) هم متغير مستمر. لا يوجد صفة مميزة في النسل. على سبيل المثال ، إذا تم صنع الصليب بين الأبيض والأحمر ، فسيكون للنسل الحالي توزيع مستمر للون وسيط بين ألوان الوالدين بكثافات مختلفة.

(2) هو متعدد الجينات في الطبيعة. يتم التحكم في شخصية واحدة من الأليلات من العديد من الجينات المختلفة. السكان لديهم أعداد كبيرة من التركيب الوراثي المختلف والنمط الوراثي قد يكون له نفس النمط الظاهري.

(3) تؤثر البيئة على السمات الكمية كما هو موضح أعلاه. عندما نستخدم مصطلح البيئة ، فإنه يغطي جميع الجوانب التي تفاعلت فيها الكائنات الحية مع البيئة الفيزيائية والبيولوجية حولها خلال حياتها.

هنا ، من الواضح أن البيئة الوراثية تلعب أيضًا دورًا مهمًا في ظهور النمط الظاهري للشخصية الكمية. تم ذكر هذا المثال مرة أخرى أن سمك Cyprinus carpio ، الذي يتم تغذيته جيدا ، سوف ينمو بشكل أسرع من الكارب الفدرالي العادي بغض النظر عن النمط الوراثي.

ومن هنا ثبت أن البيئة والنمط الوراثي يلعبان دورًا في تحديد الشخصية الكمية. استنادا إلى البحوث التي أجريت بين 1903-1918 ، من المقبول أن الميراث في الصفات الكمية يتبع الموضة المندلية.

قياس الوراثة الكمية:

وصف RA Fisher ، وهو إحصائي بريطاني ، النهج البيومتري واقترح أن تحليل التباين والتوريث مطلوبان لقياس الميراث الكمي.

(1) تحليل التباين:

قبل فهم التباين من الضروري معرفة أن هناك علاقة بين المتوسط ​​(X) والانحراف المعياري (S) في منحنى التوزيع الطبيعي. من الضروري أيضًا معرفة أن هناك علاقة بين الانحراف المعياري والتباين. هذه العلاقة تعطى تحت.

مربع الانحراف المعياري (S) ² = التباين

الانحراف المعياري S = √V

الصفات الكمية هي المتغير المستمر وتوزيعها بشكل طبيعي.

الرسم البياني التوزيع الطبيعي هو شكل الجرس.

فيما يلي خصائص التوزيع الطبيعي:

(1) إنه توزيع متماثل.

(2) في التوزيع الطبيعي ، فإن متوسط ​​عدد السكان (X) يحدث عند قمة المنحنى أو التنسيق في الوسط هو أعلى ترتيب. وبالمثل ، فإن ارتفاع متوسط ​​التنسيق وارتفاع ذوات الإحداثيات الأخرى عند انحرافات معيارية مختلفة عن المتوسط ​​يحدث علاقة ثابتة مع ارتفاع متوسط ​​التنسيق.

يكون الانحراف المعياري الواحد من المتوسط ​​في كل جانب 34.13 من إجمالي المساحة (68.26) للمنحنى (الأشكال 41.1 و 2 و 3).

(3) يكون المنحنى مقاربًا لخط القاعدة ، مما يشير إلى الاستمرارية في الاقتراب ولكنه لا يلمس المحور الأفقي أبدًا.

(4) يحدد الانحراف أو التباين المعياري أو (S) ² انتشار المنحنى. إذا قمنا بفحص رسم بياني لهما نفس المتوسط ​​(X) ولكن مع إظهار الفرق في التباين يمكننا أن نستنتج ما إذا كان التباين أكثر أو أقل.

(أ) صيغة حساب التباين:

في الشكل الكمي ، يُعرف التباين بتفاوت النمط الظاهري ويتم تمثيله على أنه Vp. هو أداة مقبولة بشكل جيد تستخدم في علم الوراثة الكمي ، والذي يتضمن تحليل مكونات التباين المظهري.

Vp = Vg + Ve.

وتستند الصيغة على المفهوم التالي. يحتوي التباين المظهري (Vp) على ثلاثة مكونات إضافية: التباين الوراثي (Vg) والتباين البيئي (Ve) وتفاوت التفاعل (Vi).

الصيغة في الواقع هي على النحو التالي:

Vp = Vg + Ve + Vi.

Vp = التباين المظهري

Vg = التباين / التباين الوراثي بسبب الجينات (الأليلات المختلفة والمواقع ، QTL)

ve = التباين البيئي ؛ ليس لدينا طريقة لقياس تباين التفاعل Vi ، يفترض عادةً أن تكون صفراً ، لذا Vp = Vg + Ve.

(أ) كيفية حساب التغير الوراثى (Vg)؟

قد تأتي الاختلافات التي تسببها الجينات من ثلاثة مصادر مختلفة. أولاً ، قد يكون الاختلاف مرتبطًا بالوجود المباشر أو غياب أليل معين في موضع الصفات الكمية (QTL). هذا هو التباين الوراثي الإضافي ويشار إليه بواسطة (Va). هو الأكثر أهمية مثل وجود أو عدم وجود أليل معين الذي يتم تمريره دون تغيير للجيل القادم.

وثانيا ، في بعض الحالات ، هناك وجود أو عدم وجود نمط وراثي معين في QTL. على سبيل المثال ، قد يمنح توليفة معينة من الأليل في موضع معين ميزة على الفرد فيما يتعلق بسمات معينة. يسمى هذا التباين الوراثي السائد ويشار إليه بـ Vd.

هو أقل قابلية للإنتقاء الإصطناعي البسيط. لأنه خلال الانقسام الاختزالي والتشكيلة المستقلة من الأليلات ستحدث وفي الجيل التالي بدلاً من نفس الخليط المتخالف (وهذا مفيد) ، قد تظهر مجموعة مختلفة وبالتالي لا يوجد ضمان للميراث.

ثالثًا ، يتم إنتاج التباين الوراثي عن طريق التفاعلات بين التباين الوراثي الموضعي أو التباين الوراثي غير المسبب للالتهاب ، والذي يُشار إليه بواسطة Vi.

ومن ثم يمكن حساب التباين الوراثي Vg بالصيغة التالية:

Vg = Va + Vd + Vi

Va = التباين الوراثي الإضافي

Vd = التباين الوراثي السائد

Vi = التباين الوراثي للتفاعل

تفسير:

يرجع التباين الوراثي بين السكان في الغالب إلى:

(ط) الفرق الأليلي في التركيب الوراثي. هم التباين الوراثي الإضافي (Va) ،

(2) التباين الوراثي للهيمنة (Vd) ، هي الجينات المهيمنة أو المتنحية

(ج) والتفاوت الجيني ، التفاعل (السادس).

يمكن حساب التباين الوراثي (Vg) بطرح التباين البيئي من تباين أفراد F ₂ (Vg = VF ₂ -Ve).

(1) تُحسب القيمة المضافة على النحو التالي:

يرجع التباين المظهري الذي يسببه الأفراد إلى جينات مختلفة من الجين في QTL التي تؤثر على النمط الظاهري. إن أهم عنصر في التنوع الجيني لمربي تربية الأحياء المائية هو وجود أو عدم وجود أليلات معينة.

يمكن حساب التباين الإضافي (Va) بطرح اختلاف backcross (VB ₁ و VB ₂ ) من تباين F2 باستخدام الصيغة التالية:

Va = 2 (VF ₂ - (VB ₁ + VB ₂ ) / 2)

التباين السائد (Vd) هو ذلك الجزء من التباين المظهري الناتج عن فرد لديه ألليلات مختلفة من الجينات التي تؤثر على النمط الظاهري. يكون تباين الهيمنة (Vd) أقل بكثير من الانتقاء الاصطناعي البسيط لأن الأنماط الجينية تتفكك أثناء الانقسام الاختزالي وتجمع مرة أخرى في مجموعات مختلفة في الجيل التالي.

ومن ثم ، لا يضمن العبور بين الخيوط الأصيلة التي تحتوي على نسب عالية من الزيجوت متماثلة الزيجوت غير المتماثلة قابلية التنبؤ به في النسل ، ويشيع استخدام الهجين F ₁ في النباتات وتربية الحيوانات. لا يزال تطور السلالات الفطرية في الكائنات المائية في مرحلة الطفولة ، لكن تقنيات التلاعب بالفلور تكون ناجحة تمامًا.

يتم إنتاج المكون الثالث من الاختلافات الجينية عن طريق التفاعلات بين المواقع ويسمى التباين الوراثي الاستاتيائي أو غير الأليل (Vi). ويشمل ذلك التنشؤ ، وتعزيز ، وقمع ، الخ. وهو يشمل الفرد قد يكون في المرتبة العليا لخاصية لأنها تمتلك توليفات خاصة من التراكيب الوراثية عبر اثنين أو أكثر من QTL.

يمكن تقدير التباين الوراثي الإضافي وتفاوت الهيمنة من خلال قياس تباينات مجموعات الأفراد التي عرفت العلاقة الوراثية. يمكن بعد ذلك استخدام قيم هذه الفروق لإجراء خصومات حول الأليلات الموجودة في المجموعة. يعتبر هذان النوعان من F1 (يعبر F ₁ مع مجموعتي الوالدين) قيمة خاصة لهذا النوع من التحليل.

(2) يمكن حساب تباين الهيمنة (Vd) بطرح التباين الإضافي من التباين الوراثي. في هذه الحسابات ، يتم تجاهل المكون التفاعلي.

(ب) تباين البيئة (Ve) هو قياس الاختلافات المظهرية التي تنتجها البيئة المختلفة مثل نوعية المياه ، ونوعية الغذاء والكمية ودرجة الحرارة وكثافة التخزين التي يعيش فيها الأفراد في السكان. على سبيل المثال ، تنمو الأسماك التي يتم تغذيتها بشكل جيد أسرع من الأسماك التي يتم تغذيتها بشكل سيئ.

سيكون نمو النباتات أكثر في التربة حيث تكون المغذيات في التربة أكثر مقارنة بالمصنع حيث تكون المواد المغذية منخفضة في نفس المجال. لذلك ، هناك بيئة فيزيائية وبيولوجية تتفاعل بشكل وثيق. ويشمل أيضًا البيئة الخلوية ، المسؤولة عن ترميز البروتين.

لذلك ينبغي قياس التباين البيئي باستخدام مجموعة موحدة من الناحية الوراثية. يمكن الحصول على هذا من خلال زواج الأقارب. مثل هذه السكّان قد تكون متماثلة وراثياً وبالتالي Vg = 0. ويجب أن يكون كل التباين المظهري بسبب البيئة وبالتالي Vp = Ve.

إذا تم عبور اثنين من الصلبان وهما P ₁ و P1 لهما نفس النمط الوراثي ، فسيكون الأفراد F1 متجانسًا وراثياً ويكون إجمالي التباين المظهري تقديراً للتفاوت البيئي. بافتراض أن جميع السكان يربون في نفس البيئة ، فإن التباين البيئي هو متوسط ​​التباين بين الآباء والأمهات و F1.

Ve = (Vp ¹ + V _p ² + V _F ¹ ) / 3.

2. التوريث:

وتسمى نسبة التباين في سمة تحت السيطرة الجينية بأنها الوراثية. التوريث هو قياس للمكون الوراثي للتباين ، ومن خلال هذه التقنية يتم استخدامه في التنبؤ بالأنماط الظاهرية للنسل.

لذا ، أولاً ، يتم الحصول على متوسط ​​وتفاوت السمة الكمية من السكان الأبويين ، ثم يمكن استخدام هذه المعلومات للتنبؤ بمتوسط ​​التوزيع المظهري في النسل (الجيل). ويمكننا تحديد مدى قوة صفات النمط الظاهري للنسل سوف تشبه النمط الظاهري للوالدين.

هناك نوعان من التدابير العددية المستخدمة على نطاق واسع من التوريث. واحد هو معامل التوريث (h ² ) ، ويسمى أيضًا التوريث بالمعنى الضيق. والآخر هو درجة التحديد الجيني (H ² ) ، وتسمى أيضًا التوريث بالمعنى الأوسع.

تعتمد كلتا القيمتين على نسبة التباين الوراثي إلى تباين النمط الظاهري ، و h ² هي نسبة التباين الإضافي إلى التباين المظهري الكلي ، و H ² هي نسبة إجمالي التباين الوراثي إلى التباين الكلي الظاهري.

فيما يلي صيغ لقياس التوريث:

h ^{2 = Va / Vp}

H ^{2 = Vg / Vp}

كل من هذه القيم تشير إلى أن ما هو جزء من التباين في مجتمع ما هو نتيجة الاختلاف الجيني؟ تختلف هاتان القيمتان نظريًا من 1 إلى 0 ، وإذا كانت القيمة مرتفعة ، فإنها تبين أن جزءًا كبيرًا من التباين المظهري هو نتيجة للتغيرات الجينية ، و h ² و H ² لها قيود مهمة.

يتم حساب قيمهم لمجموعة واحدة في بيئة واحدة ، لذلك لا يمكن استخدامها للأجيال الأخرى من نفس السكان التي يتم جمعها في بيئات مختلفة أو لسكان آخرين.

لكل مجموعة مجموعة مختلفة من التراكيب الوراثية وسيكون لها نسبة مختلفة من التباين المظهري الناتج عن التباين الوراثي والقيم المختلفة لكل من h ² و H ² . يتم ذكر مثال لشرح كيفية استخدام h ² للتنبؤ بالنمط الظاهري للنسل.