HEREDABILIDAD QUÉ ES LA HEREDABILIDAD? Es la proporción de la varianza fenotípica que puede ser atribuída a efectos genéticos. H2 = VG(TOTAL) /VP = VG / VG + VE Heredabilidad en Sentido AMPLIO (Grado de determinación genética) Varía entre 0 y 1 Si la población consiste de individuos con el mismo genotipo (Vg = 0), la variabilidad es atribuida al ambiente; por lo tanto la H2 tiende a 0. Si los individuos tienen diferentes genotipos pero el ambiente no tiene efecto sobre el carácter, la VE = 0 y la H2 tiende a 1 Util para poblaciones de individuos NO SEGREGANTES. VG = VA + VD La varianza aditiva (Va) se origina en las diferencias entre loci homocigotas La varianza de dominancia (Vd) se origina en las diferencias entre loci heterocigotas La VARIANZA ADITIVA se puede FIJAR POR SELECCIÓN. h2 = VG(ADITIVA) / V P Heredabilidad en Sentido ESTRICTO Expresa la confiabilidad que tiene un determinado individuo seleccionado de originar descendencia similar a él. h2 ≤ H2 Util para poblaciones de individuos SEGREGANTES QUÉ OCURRE CON LA VP CUANDO SE PRUEBAN GENOTIPOS EN VARIOS AMBIENTES? 2 P 2 G 2 GxE e G: genética E: ambiental GxE: Genética x Ambiente e: número de ambientes r: número de repeticiones E rxe 2 POR QUÉ ES UTIL ESTIMAR LA HEREDABILIDAD ? Permite describir el PARECIDO ENTRE PARIENTES. # Cumple un ROL PREDICTIVO al permitir estimar el Avance Genético. Determina el MÉTODO DE SELECCIÓN a utilizar. MÉTODOS DE SELECCIÓN ESTIMACIÓN DE LA HEREDABILIDAD ASPECTOS A TENER EN CUENTA • Los procedimientos utilizados para calcular los componentes de la varianza , conducen a estimar la heredabilidad de caracteres cuantitativos en una población. • El método a utilizar para estimar h2 dependerá del tipo de población que se disponga, y de su estructura genética. • La h2 es propia de un carácter, de un genotipo en particular, en un ambiente determinado. La modificación de cualquiera de estos factores, alterará el valor de h2. • Distintas metodologías pueden dar estimados diferentes de h2 para los mismos genotipos en el mismo ambiente. ESTRUCTURA GENÉTICA DE POBLACIONES HOMOCIGOTAS HETEROCIGOTAS HOMOGÉNEAS HETEROGÉNEAS LÍNEAS PURAS, LÍNEAS ENDOCRIADAS CONJUNTO DE LÍNEAS PURAS, LÍNEAS ENDOCRIADAS F1, CLONES POBLACIONES F2, F3, FAMILIAS F4 VARIABILIDAD GENÉTICA Y AMBIENTAL ESTIMACIÓN : MÉTODO DE LAS RETROCRUZAS (WARNER), Si puedo sembrar todas las poblaciones (6) en un mismo ciclo. COMPONENTES DE LA VARIANZA (ANAVA), a través de los cuadrados medios. DISEÑOS DE APAREAMIENTOS GENÉTICOS: BIPARENTAL NORTH CAROLINA I y II CORRELACIÓN INTRACLASE DIALÉLICO REGRESIÓN PROGENIE / PROGENITOR MÉTODO DE LAS RETROCRUZAS (WARNER) NECESITO 6 POBLACIONES EN UN MISMO CICLO •P1 y P2 •F1 •F2 •R1 y R2 V ambiental = 1/3 ( VP1+ VP2+ VF1) V genética = VF2 – VE V aditiva = 2VF2 – ( VR1 + VR2) V dominancia = VF2 – ( VR1 + VR2) COMPONENTES DE LA VARIANZA (ANAVA) • Consiste en estimar las varianzas genéticas y ambientales a partir de los cuadrados medios. • Es necesario discriminar dónde existe variación y a qué tipo pertenece (ambiental, genética, o ambas), de acuerdo al material genético con que se trabaje (autógamas, alógamas, asexuales). EN POBLACIONES HETEROGÉNEAS HOMOCIGOTAS SI NO EXISTEN CRUZAMIENTOS ENTRE LOS INDIVIDUOS, ÉSTOS PASAN SU GENOTIPO COMPLETO A LA DESCENDENCIA ES NECESARIO ESTIMAR LA VARIANZA GENÉTICA TOTAL ANÁLISIS DE LA VARIANZA (ANAVA) FAMILIAS DE HERMANOS COMPLETOS XiJ= µ + Gi+є iJ CM є (CM) ENTRE PROGENIES CME VE + R VG DENTRO PROGENIES CMD VE FV SC GL ESTIMACIÓN DE VARIANZAS CUADRADO MEDIO DENTRO (CMD) = VARIANZA AMBIENTAL (VE) CUADRADO MEDIO ENTRE (CME) = VARIANZA FENOTÍPICA (VE + VG * R), donde R es el N° de Repeticiones. VG = (CME – CMD)/R %VG ó H2 (amplio) = (VG) / (VG + VE) PARECIDO ENTRE PARIENTES Un medio útil para estimar la VARIANZA GENÉTICA ADITIVA Es la comparación entre familias con algún grado de parentesco DISEÑO DE APAREAMIENTOS GENÉTICOS INTRA GENERACIONAL: entre familias de una misma generación : DIALÉLICO CORRELACIÓN INTRACLASE DISEÑOS CAROLINA DEL NORTE I y II OTROS INTER GENERACIONAL: entre generaciones REGRESION: progenie/progenitor En el valor de 1 progenitor En el valor de 2 progenitores DISEÑO DIALÉLICO INFORMACIÓN DE UN DIALÉLICO CADA LÍNEA ACTÚA COMO MADRE Y COMO PADRE, POR LO TANTO PUEDO ESTIMAR: A.C.G y A.C.E. VARIANZA ADITIVA VARIANZA DE DOMINANCIA VARIANZA AMBIENTAL HEREDABILIDAD EN SENTIDO AMPLIO Y ESTRICTO ES UN MÉTODO ESPECIALMENTE UTILIZADO EN MAÍZ. DISEÑO DE APAREAMIENTOS GENÉTICOS INTRA GENERACIONAL: entre familias de una misma generación : DIALÉLICO CORRELACIÓN INTRACLASE DISEÑOS CAROLINA DEL NORTE I y II OTROS INTER GENERACIONAL: entre generaciones REGRESION: progenie/progenitor En el valor de 1 progenitor En el valor de 2 progenitores CORRELACIÓN INTRACLASE Este método estima la variación ENTRE Y DENTRO de grupos de individuos (FAMILIAS) como un indicador de la h2. La proporción de la varianza entre familias con respecto al total de la varianza de la población, indica el grado de parecido entre parientes. Coeficiente de Correlación = Intraclase (t) σ2 B σ2B + σ2W Familias de Medios Hermanos (MH) Familias de Hermanos Completos (HC) σ2B: Varianza entre familias. σ2W: Varianza dentro de familias. t= ¼ h2 . . . h2= 4.tMH t= ½ h2 . . . h2= 2.tHC EN POBLACIONES HETEROGÉNEAS HETEROCIGOTAS (F2) LOS INDIVIDUOS PASAN SUS GENES A LA DESCENDENCIA A TRAVÉS DE LAS GAMETAS, EN LOS CRUZAMIENTOS X F1 F2 ES NECESARIO ESTIMAR LOS VALORES DE VARIANZA GENÉTICA ADITIVA DISEÑO DE APAREAMIENTOS GENÉTICOS INTRA GENERACIONAL: entre familias de una misma generación : DIALÉLICO CORRELACIÓN INTRACLASE DISEÑOS CAROLINA DEL NORTE I y II OTROS INTER GENERACIONAL: entre generaciones REGRESION: progenie/progenitor En el valor de 1 progenitor En el valor de 2 progenitores REGRESIÓN PROGENIE/PROGENITOR Es un método para estimar heredabilidad mediante la regresión de la progenie sobre los padres Valores aproximados de heredabilidad Media de la progenie h2=0 h2=0,5 bi: 0 Media de los padres h2=1 bi: 0,5 Media de los padres bi: 1 Media de los padres Regresión de la progenie sobre la media de los padres REGRESIÓN DE LA MEDIA DE LA PROGENIE SOBRE UN SÓLO PARENTAL COEF. DE REGRESIÓN = “b” COV ENTRE HIJOS Y MADRES (COV “OP”) VARIANZA DE LAS MADRES (σ2”P”) EN DONDE COV “OP” = ½ σ2(ADITIVA) σ2"P” = σ2(FENOTIPICA) b= ½ σ2(ADITIVA) σ2(FENOTÍPICA) = ½ h2 h2 = 2 b en Sentido Estricto REGRESIÓN PROGENIE PROGENITOR (Madres) para Altura de Planta (cm) Nº MADRES PROGENIES 1 75 86 2 102 85 3 85 84 4 93 86 5 78 87 6 96 92 Y = 69,85 + 0,19 X PROGENI ES 95 90 85 80 70 80 90 100 MADRES h2 = 2 b = 0,38 110 REGRESIÓN DE LA MEDIA DE LA PROGENIE SOBRE LA MEDIA DE DOS PADRES COEF. DE REGRESIÓN = “b” COV ENTRE HIJOS Y PADRES (COV “OP”) VARIANZA DE LOS PADRES (σ2”P”) EN DONDE COV “OP” = ½ σ2(ADITIVA) σ2”P” = ½ σ2(FENOTIPICA) b= ½ σ2(ADITIVA) = ½ σ2(FENOTIPICA) h2 h2 = b en Sentido Estricto REGRESIÓN PROGENIE PROGENITOR (Media de los dos padres) para Días a floración Nº MADRE PADRE MEDIA PROGENIES 1 50 45 47,5 50 2 48 44 46 48 3 43 56 49,5 48 4 56 57 56,5 48 5 54 53 53,5 50 6 44 43 43,5 48 7 58 48 53 48 8 57 47 52 49 9 52 44 48 47 10 56 57 56,5 52 Y = 40,93 + 0,155 X MEDIA DE LAS PROGENIES 55 50 45 45 50 55 MEDIA DE LOS PADRES h2 = b = 0,155 60 CORRELACIONES VS REGRESIONES MÉTODO Regresión (b) Correlación Intraclase (t) GENOTIPOS HEREDABILIDAD Progenie y un parental h2=2b Progenie y la media de los padres h2=b Familias de Medios Hermanos h2= 4t Familias de Hermanos completos h2=2t HEREDABILIDAD REALIZADA Heredabilidad estimada a partir de la Respuesta a la Selección Rs = ds x h2 Rs = Respuesta a la Selección ds = Diferencial de Selección h2 = Heredabilidad h2 = Rs/ds Factores que afectan la estimación de la Heredabilidad La heredabilidad es un parámetro que corresponde a un carácter en una población dada y en un ambiente particular. Un mismo carácter en dos poblaciones distintas, pueden mostrar distintos valores de heredabilidad, y ésta puede ser distinta cuando se cambia de localidad. Estimaciones de h2 en F2 serán diferentes a las estimadas en F6. Método de estimación empleado puede influir en las cuantificaciones de los parámetros. ACTIVIDAD PRÁCTICA EJERCICIO DE APLICACIÓN Estimar la varianza genética, ambiental y heredabilidad para peso de 100 granos (gr.) en una población HETEROGÉNEA HOMOCIGOTA de garbanzo ACTIVIDAD PRÁCTICA • A partir de una parcela de 200 plantas, sembrada en forma masal el año anterior, se cosecharon al azar 30 plantas. En la generación siguiente (este año), se implantó un ensayo mediante un DBCA con 3 repeticiones, donde los tratamientos fueron la descendencia de cada una de aquellas 30 plantas cosechadas. De cada parcela se obtuvo el peso promedio de 100 granos, registrándose en una planilla de datos. ACTIVIDAD PRÁCTICA Planilla de Datos Primero debemos preguntarnos… • Qué tipo de material es? Autógama, Alógama o Asexual? • Cómo es su estructura genética? • Dónde existe variabilidad? • Qué tipo de variabilidad es? • Cómo puedo estimar los componentes de la varianza? Y la heredabilidad? MÉTODO DE ESTIMACIÓN: ANAVA ANAVA ANAVA Utilizando el Programa INFOSTAT, se obtiene el siguiente cuadro de análisis de la varianza: ANAVA PARA PENSAR ! Se dispone de los siguientes materiales genéticos: Una población F2 de garbanzo, producto de la cruza anterior de dos líneas puras. Un conjunto de 50 clones de alfalfa Un conjunto de 30 híbridos simples de maíz Un conjunto de 50 líneas puras de trigo • Diseñe una metodología para estimar la varianza ambiental y genética para un carácter determinado. • Cómo puedo estimar la h2. • Qué tipo de h2 es necesario calcular? • Cuántas generaciones son necesarias para estimarla? MUCHAS GRACIAS!!