Tema 13b

Tema 13. Los caracteres cuantitativos
Genética CC.MM.
Contenidos
• Los caracteres cuantitativos
• La naturaleza de la variación continua
• Norma de reacción
• Heredabilidad de un carácter
• Selección artificial
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¿Qué es la genética cuantitativa?
• En la naturaleza, la variación de la mayoría de los caracteres
es continua (p.e. altura o color de la piel en humanos). Los
caracteres que presentan este tipo de variación se
denominan caracteres cuantitativos o contínuos.
• La genética cuantitativa se centra en el estudio de los
caracteres que tienen una variación continua.
• Los caracteres continuos están afectados tanto por factores
genéticos como ambientales
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Características de los caracteres cuantitativos
• El número de genes que determina un carácter
cuantitativo suele ser elevado (poligenes)
• Cada poligén, por separado, suele tener un pequeño
efecto sobre el carácter
• Los poligenes pueden interaccionar entre ellos y con el
ambiente
• El estudio de los caracteres cuantitativos precisa de
análisis estadísticos (cálculo de medias, varianzas, etc.)
¿Es la misma persona?
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Caracteres cuantitativos vs cualitativos
Caracteres cualitativos:
• Grupo sanguíneo (ABO)
• Color de la semilla guisantes
• Hemofilia
Caracteres cuantitativos:
• Altura
• Peso
• Características faciales
Diferencias entre los fenotipos
de los individuos se pueden
explicar por diferencias en el
genotipo de uno o unos pocos
loci (por ejemplo, 1 or 2).
Las diferencias entre los
fenotipos de los individuos son
debidas normalemente a
multitud de genes y al ambiente.
Base genética de la variación continua
• Consideremos:
– Que en cada gen hay dos alelos
– El alelo + aumenta la estatura, el – la reduce
– Los dos alelos son aditivos (el fenotipo del individuo es
igual a la suma de las contribuciones de cada alelo)
– Las frecuencias de los dos alelos en cada gen son 0.5 y
0.5 respecivamente
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Un solo locus
Genotipo
Frecuencia
Fenotipo
Múltiples loci
5
Distribución de alturas en varones
¿Es el número de loci la diferencia básica entre
un carácter cualitativo y otro cuantitativo?
Variación cualitativa
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¿Es el número de loci la diferencia básica entre un
carácter cualitativo y otro cuantitativo?
Variación cuantitativa
Aunque la mayoría de los caracteres cuantitativos son poligénicos, la
variación de un sólo gen también puede ser contínua.
¿Cuál es entonces la diferencia respecto
a un carácter discontinuo?
• Un carácter cuantitativo es aquel en el que las
diferencias fenotípicas entre distintos genotipos
son pequeñas respecto a las diferencias que
existen entre individuos que tengan el mismo
genotipo.
• De este modo, aunque conozcamos el fenotipo
de un individuo, no podemos determinar su
genotipo.
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Algunas de las preguntas clave
de la genética cuantitativa
• ¿La variación genética contribuye a las diferencias
fenotípicas observadas entre individuos?
• Si es así, ¿Cuánto?
• ¿Qué es la norma de reacción?
Norma de reacción
• El fenotipo de un individuo depende de su genotipo y del
ambiente.
• Algunos fenotipos son sensibles al ambiente específico en el
que viven, mientras que otros no.
• Norma de reacción: Es el rango de fenotipos que puede
presentar un mismo genotipo como resultado de la variación
ambiental.
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Norma de reacción
número de quetas en Drosophila
Norma de reacción
número de quetas en Drosophila
quetas
9
Norma de reacción
número de quetas en Drosophila
• Un mismo genotipo no
siempre produce más
o menos quetas. Su
fenotipo depende del
ambiente.
Norma de reacción
número de quetas en Drosophila
• Una reflexión
importante: En
general, no es
posible concluir que
un genopipo
particular es
superior a otros..
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Otro ejemplo clásico de
norma de reacción…
Achillea millefollium
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Norma de reacción
crecimiento en A. millefollium
• Se recolectan 7 ejemplares de A.
millefollium, cada uno con un
genotipo distinto.
• Los siete ejemplares se plantan a
tres alturas diferentes (usando
esquejes de la misma planta).
• Se mide el crecimiento.
• Un mismo genotipo no siempre
produce la planta más alta.
Partición de la varianza fenotípica (VP)
• La varianza fenotípica (VP) es una medida de la variación total de
un carácter
• La variación debida a diferencias genéticas entre individuos se
llama varianza genética (VG)
• La variación debida a las diferencias en las condiciones
ambientales se llama varianza ambiental (VA)
VP = VG + VE
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¿Cómo sabemos si las diferencias entre
individuos son o no heredables?
• Un problema central de la
genética cuantitativa es
determinar si las diferencias
entre individuos tienen o no
una base genética.
• En organismos de
experimentación, es
relativamente sencillo
separar los efectos debidos
al ambiente y los debidos a
los genes.
Heredabilidad de un carácter
• La heredabilidad de un carácter se define como la
proporción de toda la varianza fenotípica para ese carácter
que es debida a diferencias genéticas entre individuos.
• Permite determinar si los genes contribuyen o no a la
variación de un carácter.
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Heredabilidad en sentido amplio (H2)
VP = varianza fenotípica total en la población
VG = varianza genética
VE = varianza ambiental
H2 =
H2 nos dice qué proporción
de la variación observada
en la población es
atribuíble a diferencias
genéticas entre individuos.
VG
VG
=
VP VG + VE
Heredabilidad en sentido estricto (h2)
• La varianza genética se puede dividir en la debida a
efectos aditivos (VA) y dominates (VD)
h =
2
VA
VP
• h2 es útil para determinar si hay variación genética que
pueda ser seleccionable
– útil en mejora animal y vegetal
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Significado de la heredabilidad
• Es una propiedad de la población, no del individuo.
• Heredabilidad > 0 - Hay variación genética entre individuos
asociada a las diferencias observadas para el carácter de
ínterés.
• Heredabilidad = 0 - No hay variación genética entre
individuos asociada a las diferencias observadas para el
carácter de ínterés.
• El valor de heredabilidad sólo es válido bajo las condiciones
experimentales en las que se midió.
Estimación de la heredabilidad
• Existen distintos métodos. Por ejemplo:
– Cruzamiento entre líneas puras homocigóticas para
determinar la varianza fenotípica total de los
heterocigotos. La varianza fenotípa promedio es V E que
puede ser sustraída de la varianza total del caracter VP
en la población para obtener VG
– Otras estimas se basan en el parecido entre parientes,
particularmente utilizando diferencias de correlación entre
individuos con distintos grados de parentesco
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Estimación de la heredabilidad para
la longitud de la corola
Nicotiana longiflora
Corola
Linea puras
V E1
V E2
V E1 + V E2 + V E3
3
VE =
V E3
VG = VP - VE
VP
H2 =
VG
VG
=
VP VG + VE
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Estimación de la heredabilidad
regresiones padres-hijos
Estimas de heredabilidad: ejemplos
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Utilidades de la heredabilidad y de
la variabilidad genética
• El grado de parecido entre individuos con distinto grado de
parentesco está derminado por VA, VD, y VE. El parecido
entre padres e hijos está determinado directamente por la
heredabilidad en sentido estricto ( h2)
• La eficacia de la selección natural y artificial también está
determinada por h2
Respuesta a la selección
• h2 es proporcional a la
respuesta a la selección
• El grado de respuesta a
la selección natural o
artificial está
determinado por:
R = h2S
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La ecuación preferida de los
mejoradores genéticos
R = h2 S
• R = respuesta a la selección
– Diferencia entre el valor medio del fenotipo de la progenie tras
una generación de selección, y el valor medio en la población
original antes de la selección (comparación entre generaciones)
• h2 = heredabilidad en sentido estricto
• S = diferential de selección
– Diferencia entre el valor medio del fenotipo de los padres y el
valor medio de la población antes de aplicar la selección
(comparación dentro de la misma generación)
Respuesta a la selección
s
ante
a
i
d
Me
n
cció
sele
a
l
de
19
Respuesta a la selección
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Diferencial de selección
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Diferencial de selección
20
Respuesta a la selección
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Diferencial de selección
media de los padres
elegidos
media antes de la
selección
Respuesta a la selección
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M
Progenie
R = 16 – 13 = 2
16
21
22