Héritage quantitatif chez les poissons: caractéristiques et mesure
Dans cet article, nous aborderons les sujets suivants : - 1. Objet de l'héritage quantitatif 2. Caractéristiques du héritage quantitatif 3. Mesure.
Sujet de l'héritage quantitatif:
Après la redécouverte de la loi de Mendel, de nombreux scientifiques ont mené des expériences similaires et ont constaté qu'il y avait des fluctuations dans la loi de Mendel sur les successions. Cependant, ils étaient unanimes sur le fait que les gènes héritent des caractères. Le gène est une entité stable. Il contrôle le phénotype de l'individu.
Un organisme portant le gène normal est appelé type sauvage, l'organisme portant un gène modifié est appelé un mutant. Par exemple, Drosophila de type sauvage a la couleur des yeux rouge vif, tandis que le mutant a la couleur des yeux blancs. La couleur de corps de Cyprinis carpio est de couleur grise, mais le mutant a la couleur de corps doré. Ce sont des exemples de caractères qualitatifs.
D'autre part, le poids corporel selon l'âge ou le poids corporel des poissons / organismes et la production laitière de vache et la longueur des poissons du même groupe d'âge ne sont pas des entités distinctes (la couleur n'est jamais égale), mais sont des variables continues et, par conséquent, exemples de caractères quantitatifs. Le phénotype à trait quantitatif est déterminé par les allèles de nombreux gènes agissant ensemble. Les phénomènes s'appellent comme polygénique.
Les caractères quantitatifs ne sont pas seulement sous contrôle polygénique (allèles multiples), mais l'environnement influence également le trait quantitatif. Deux individus ayant un génotype similaire s'ils sont élevés dans un environnement différent ont un phénotype quantitatif différent.
Par exemple, les poissons ayant le même génotype, mais si un groupe est élevé dans un environnement riche en aliments tandis que l’autre groupe est élevé dans un environnement moins riche, le premier groupe se développera naturellement plus rapidement et présenterait un phénotype quantitatif. Il est clair que les caractères quantitatifs dépendent du génotype et de l'environnement.
Caractéristiques Caractéristiques de l'héritage quantitatif:
Il existe trois caractéristiques du patrimoine quantitatif:
(1) Ils sont variables continues. Il n'y a pas de phénotype distinct dans la progéniture. Par exemple, si le croisement est fait entre le blanc et le rouge, la progéniture aura une distribution continue de couleur intermédiaire entre les couleurs des parents d’intensités différentes.
(2) Il est de nature polygénique. Le caractère unique est contrôlé par des allèles de nombreux gènes différents. La population a un grand nombre de génotypes différents et un génotype différent peut avoir le même phénotype.
(3) L'environnement influence les traits quantitatifs décrits ci-dessus. Lorsque nous utilisons le terme environnement, il recouvre tous les aspects de l'interaction d'un organisme avec son environnement physique et biologique tout au long de sa vie.
Ici, il est clair que l’environnement du génotype joue également un rôle important dans l’apparition d’un phénotype à caractère quantitatif. On cite à nouveau l’exemple qu’un poisson bien nourri, Cyprinus carpio, se développera plus rapidement que la carpe mal nourrie, quel que soit son génotype.
Il est donc établi que l’environnement et le génotype jouent tous deux un rôle dans la détermination du caractère quantitatif. Sur la base des recherches effectuées entre 1903-1918, il est admis que l’héritage de traits quantitatifs suit la mode mendélienne.
Mesure de l'héritage quantitatif:
RA Fisher, un statisticien britannique, a décrit l'approche biométrique et suggéré que l'analyse de la variance et l'héritabilité sont nécessaires pour mesurer l'héritage quantitatif.
(1) Analyse de la variance:
Avant de comprendre la variance, il est essentiel de savoir qu’il existe une relation entre la moyenne (X) et l’écart type (S) dans la courbe de distribution normale. Il faut également savoir qu’il existe une relation entre l’écart type et la variance. Cette relation est donnée comme sous.
Ecart type carré (S) 2 = Variance
Écart type S = √V
Les traits quantitatifs sont des variables continues et distribués normalement.
Le graphique de distribution normale est en forme de cloche.
Voici les caractéristiques de la distribution normale:
(1) C'est une distribution symétrique.
(2) Dans la distribution normale, la moyenne de la population (X) apparaît au sommet de la courbe ou l'ordonnée de la moyenne est l'ordonnée la plus élevée. De même, la hauteur de l'ordonnée moyenne et la hauteur des autres ordonnées à différents écarts-types de la moyenne se trouvent être une relation fixe avec la hauteur de l'ordonnée moyenne.
Un écart-type par rapport à la moyenne de chaque côté correspond toujours à 34, 13 de l'aire totale (68, 26) de la courbe (figures 41.1, 2 et 3).
(3) La courbe est asymptotique par rapport à la ligne de base, ce qui indique une continuité d'approche mais ne touche jamais l'axe horizontal.
(4) L’écart type ou la variance ou (S) 2 définit l’étalement de la courbe. Donc, si nous examinons deux graphiques ayant la même moyenne (X) mais montrant la différence de variance, nous pouvons déterminer si la variance est supérieure ou inférieure.
a) Formule de calcul de la variance:
En caractère quantitatif, la variance est connue sous le nom de variance phénotypique et est représentée par Vp. C'est un outil bien accepté utilisé en génétique quantitative, qui inclut l'analyse des composants de la variance phénotypique.
Vp = Vg + Ve.
La formule est basée sur le concept suivant. La variance phénotypique (Vp) comporte trois composantes additives: la variance génétique (Vg), la variance environnementale (Ve) et la variance d'interaction (Vi).
La formule est en réalité la suivante:
Vp = Vg + Ve + Vi.
Vp = variance phénotypique
Vg = variance génétique / variance due à des gènes (allèles et locus différents, QTL)
Ve = variance environnementale; nous n’avons aucun moyen de mesurer la variance d’interaction Vi, elle est généralement supposée être nulle, donc Vp = Vg + Ve.
(a) Comment calculer la variance génétique (Vg)?
Les variations causées par les gènes peuvent provenir de trois sources différentes. Premièrement, la variation peut être liée à la simple présence ou à l'absence d'allèle particulier au niveau des locus de traits quantitatifs (QTL). C'est la variance génétique additive et notée (Va). Il est extrêmement important que la présence ou l'absence d'un allèle particulier soit transmis sans changement à la génération suivante.
Deuxièmement, dans certains cas, un génotype particulier est présent ou absent au QTL. Par exemple, une combinaison particulière d'allèles hétérozygotes au niveau d'un locus peut conférer un avantage à un individu par rapport à un caractère particulier. C'est ce qu'on appelle la variance génétique dominante et noté Vd.
Il est moins facile à gérer qu'une simple sélection artificielle. Comme lors de la méiose, une ségrégation et un assortiment indépendant d'allèles auront lieu et, au cours de la génération suivante, au lieu de la même combinaison hétérozygote (ce qui est avantageux), une combinaison différente peut apparaître, d'où l'absence de garantie d'héritage.
Troisièmement, la variation génétique est produite par des interactions entre des loci appelés variance génétique par interaction épistatique ou non allélique, désignée par Vi.
La variance génétique Vg peut donc être calculée à l'aide de la formule suivante:
Vg = Va + Vd + Vi
Va = variance génétique additive
Vd = variance génétique dominante
Vi = variance génétique d'interaction
Explication:
La variance génétique dans la population est principalement due aux facteurs suivants:
(i) Différence allélique dans le génotype. Ce sont la variance génétique additive (Va),
(ii) La variance génétique de dominance (Vd), les gènes sont dominants ou récessifs
(iii) Et génétique, variance d'interaction (Vi).
La variance génétique (Vg) peut être calculée en soustrayant la variance environnementale de la variance des individus F 2 (Vg = VF 2 -Ve).
(i) Va est calculé comme suit:
La variation phénotypique causée par des individus est due à différents allèles de gène au niveau du QTL qui affectent le phénotype. C'est l'élément de variation génétique le plus important pour les sélectionneurs d'aquaculture, car la présence ou l'absence d'allèles particuliers est un caractère.
La variance additive (Va) peut être calculée en soustrayant la variance de rétrocroisement (VB 1 et VB 2 ) de la variance F 2 en utilisant la formule suivante:
Va = 2 (VF 2 - (VB 1 + VB 2 ) / 2)
La variance dominante (Vd) est la partie de la variance phénotypique causée par un individu ayant différents allèles de gènes qui affectent le phénotype. La variance de dominance (Vd) est beaucoup moins sensible à la sélection artificielle simple, car les génotypes sont décomposés au cours de la méiose et reconstitués sous différentes combinaisons au cours de la prochaine génération.
De ce fait, le croisement entre lignées innées hautement homozygotes ne garantit pas une hétérozygotie prévisible chez la progéniture et de tels hybrides F 1 sont couramment utilisés dans la sélection végétale et animale. Le développement de lignées chez les organismes aquatiques en est encore à ses balbutiements, mais les techniques de manipulation de la ploïdie donnent de bons résultats.
La troisième composante de la variation génétique est produite par les interactions entre les loci et est appelée variance d’interaction génétique épistatique ou non allélique (Vi). Cela inclut l'épistasie, l'amélioration, la suppression, etc. Cela inclut un individu qui peut être hautement classé pour un trait car il possède des combinaisons particulières de génotypes sur deux QTL ou plus.
La variance génétique additive et la variance de dominance peuvent être estimées en mesurant les variances de groupes d'individus ayant une relation génétique connue. Les valeurs de ces variances peuvent ensuite être utilisées pour déduire les allèles présents dans la population. Les deux types de croisements F 1 ( individus F 1 croisés avec les deux ensembles de parents) sont particulièrement utiles pour ce type d'analyse.
(ii) La variance de dominance (Vd) peut être calculée en soustrayant la variance additive de la variance génétique. Dans ces calculs, le composant interactif est ignoré.
(b) La variance environnementale (Ve) est la mesure des différences phénotypiques produites par les différents environnements, telles que la qualité de l'eau, la qualité et la quantité des aliments, la température et la densité de peuplement dans lesquelles vivent les individus de la population. Par exemple, un poisson bien nourri grandira plus vite qu'un poisson mal nourri.
La croissance des plantes se fera davantage dans le sol où les éléments nutritifs dans le sol sont plus en comparaison avec la plante où les éléments nutritifs sont faibles dans le même champ. Il existe donc un environnement physique et biologique en interaction étroite. Cela inclut également l'environnement cellulaire, qui est responsable du codage de la protéine.
La variance environnementale doit donc être mesurée sur une population génétiquement uniforme. Ceci pourrait être obtenu par consanguinité. Une telle population serait génétiquement identique et donc Vg = 0. Et toute variation phénotypique doit être due à l'environnement et donc Vp = Ve.
Si deux croisements, à savoir P 1 et P 1, sont croisés avec le même génotype, les individus F 1 seront alors génétiquement uniformes et la variance phénotypique totale est une estimation de la variance environnementale. En supposant que toutes les populations sont élevées dans le même environnement, la variance environnementale est la moyenne de la variance des parents et de la F 1 .
Ve = (Vp 1 + V p 2 + V F 1 ) / 3.
2. héritabilité:
La proportion de la variance d'un trait sous contrôle génétique est appelée héritabilité. L'héritabilité est une mesure de la composante génétique de la variance et, grâce à cette technique, elle est utilisée pour prédire les phénotypes de la progéniture.
Ainsi, la moyenne et la variance d'un trait quantitatif sont d'abord obtenues à partir de la population parentale, puis cette information peut être utilisée pour prédire la moyenne de la distribution phénotypique dans la progéniture (génération). Et nous pouvons déterminer dans quelle mesure les traits phénotypiques de la progéniture ressembleront au phénotype des parents.
Il existe deux mesures numériques largement utilisées de l'héritabilité. L'un est le coefficient d'héritabilité (h 2 ), également appelé héritabilité au sens étroit. L'autre est le degré de détermination génétique (H 2 ), également appelé héritabilité au sens large.
Les deux valeurs dépendent du rapport de la variance génétique à la variance phénotypique, h 2 est le rapport de la variance additive à la variance phénotypique totale et H 2 est le rapport de la variance génétique totale à la variance phénotypique totale.
Voici les formules pour mesurer l'héritabilité:
h 2 = Va / Vp
H 2 = Vg / Vp
Ces deux valeurs indiquent que quelle partie de la variation d'une population est le résultat d'une variation génétique? Ces deux valeurs varient théoriquement de 1 à 0; si la valeur est élevée, cela indique qu'une grande partie de la variation phénotypique est le résultat de variations génétiques. H 2 et H 2 ont d'importantes limitations.
Leurs valeurs sont calculées pour une population dans un environnement, elles ne peuvent donc pas être utilisées pour les autres générations de la même population élevées dans des environnements différents ou pour d'autres populations.
Chaque population a un ensemble de génotypes différent et aura une proportion différente de la variance phénotypique causée par la variance génétique et des valeurs différentes de h 2 et H 2 . Un exemple est cité pour expliquer comment h 2 peut être utilisé pour prédire le phénotype de la progéniture.
