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Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” GENÉTICA QUANTITATIVA 1. INTRODUÇÃO E CONCEITOS Nas características qualitativas, abrangidas anteriormente, os indivíduos são distribuídos em classes distintas, com descontinuidades naturais e facilmente separáveis umas das outras. Esses caracteres são condicionados por um ou poucos genes. A natureza das características qualitativas abrange apenas uma parte das variações que ocorrem naturalmente. Na espécie humana, por exemplo, há inúmeras características (ou variáveis) cujos fenótipos (ou valores) diferem entre si em grau, e raramente apresentam variação descontínua, ou seja, os indivíduos não se distribuem em classes fenotípicas distintas; qualquer divisão dos indivíduos em classes seria arbitrária. Variação dessa natureza é chamada de “variação contínua” e os caracteres que a exibem são chamados de “caracteres quantitativos”. A figura apresentada abaixo ilustra a diferença entre variação contínua e variação descontínua. Nela, a variação descontínua representa os dados obtidos por Mendel em seus experimentos e a variação contínua representa os resultados dos cruzamentos feitos entre variedades altas e anãs de tabaco, obtidos em 1760 por Kölreuter. CARÁTER QUANTITATIVO: é uma variável de natureza quantitativa e que apresenta distribuição contínua. Esses caracteres geralmente são controlados por muitos genes e são muito influenciados pelo ambiente. GENÉTICA QUANTITATIVA: parte da genética que estuda os caracteres quantitativos, enfatizando sua herança e os componentes determinantes de sua variação. Nessa figura, as ordenadas representam o número de plantas e a abscissa a variação na altura. No experimento de Kölreuter, as plantas F1 eram intermediárias em tamanho em relação às duas variedades parentais; a progênie F2 apresentou uma gradação contínua, desde o tamanho do progenitor anão até o tamanho do progenitor alto. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” 2. CAUSA DA VARIAÇÃO CONTÍNUA. O mecanismo de herança dos caracteres quantitativos é o mesmo proposto para a variação descontínua. A variação contínua ocorre por duas razões: uma é a segregação simultânea de vários genes afetando o caráter e a outra é a superposição de variações verdadeiramente contínuas, surgidas de causas não genéticas. 2.1. Influência do número de genes. A “hipótese de genes múltiplos” baseia-se na ação de muitos genes (poligenes), comumente segregando-se independentemente, mas influenciando uma mesma característica de modo cumulativo, com grande influência ambiental. “Poligene” é um gene que individualmente exerce um leve efeito em uma característica, mas, em conjunção com poucos ou muitos genes, controla uma característica quantitativa. Quando maior o número de genes que afetam o caráter, maior é o número de classes fenotípicas, e mais difícil reconhecer as descontinuidades entre as classes. Suponha uma condição simplificada em a segregação genética seja a única causa de variação fenotípica, os genes sejam independentes, cada um deles com dois alelos e dominância completa, e que os alelos dominantes de cada loco tenham a mesma contribuição para a característica. Na geração F2 oriunda do cruzamento entre genitores puros tem-se: havendo apenas um gene segregando, duas classes fenotípicas, correspondentes aos genótipos aa e A_, sendo suas freqüências dadas pelo binômio (1/4+3/4)1; havendo dois genes segregando, três classes fenotípicas, correspondentes aos genótipos aabb, A_bb e aaB_, e A_B_, sendo suas freqüências dadas pelo binômio (1/4+3/4)2. Havendo seis genes segregando, têm-se sete classes fenotípicas, sendo suas freqüências de acordo com a expansão do binômio (1/4+3/4)6; se houvesse mais genes segregando, haveria um maior número de classes fenotípicas, com diferenças menores entre elas. Seria, então, mais difícil distinguir as classes e, se as diferenças entre as classes tornassem tão pequenas quanto o erro de mensuração, não se poderia reconhecer as descontinuidades. Isso está ilustrado na figura abaixo. Distribuições esperadas da segregação simultânea de 2 alelos em cada um dos vários genes (a) 6 genes, (b) 24 genes. Há dominância completa em cada loco, e as freqüências alélicas são todas 0,5. A escala horizontal mostra o número de locos em homozigose para o alelo recessivo e o eixo vertical, a probabilidade ou a percentagem de indivíduos em cada classe. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” Portanto, a distinção entre genes relacionados com características mendelianas e os relacionados com as características métricas, encontra-se na magnitude de seus efeitos em relação a outras causas de variação. Um gene com efeito grande o suficiente para causar uma descontinuidade palpável, mesmo na presença de segregação em outros locos e na presença de variações não genéticas, pode ser estudado pelos métodos mendelianos; enquanto um gene, cujo efeito não é bastante grande para causar descontinuidade, não pode ser estudado individualmente. Transparência 01. Ilustração do efeito do número de genes na distribuição de uma característica, considerando que há ausência de dominância entre os alelos de cada um dos genes que determinam a característica. Transparência 02: Ilustração do efeito do número de gene na distribuição de uma característica, considerando dominância completa entre os alelos de cada uma dos genes que determinam a característica, conforme exemplo apresentado acima. 2.2. Influencia do ambiente sobre um caráter quantitativo. Os genes são apenas uma das causas de variação no fenótipo. Os efeitos ambientais, que não são herdáveis, também podem produzir modificações no fenótipo de uma geração. Transparência 03: Ilustração do efeito do ambiente. A segregação de um único gene que afeta uma característica quantitativa produziria três fenótipos distintos numa geração F2, na ausência de dominância entre seus alelos. Se o ambiente tem um pequeno efeito na característica, ocorrerão fenótipos adicionais como conseqüência desse efeito. Na medida que os efeitos ambientais são maiores, uma maior variedade de fenótipos são formados, até que a variável apresente distribuição contínua. O efeito da variação ambiental é, portanto, mascarar a descontinuidade genética, de tal modo que a variação observada torna-se contínua. Portanto, dois fatores operam para produzir a variação contínua comumente exibida pelos caracteres quantitativos: o número de genes segregantes e as variações ambientais entre os indivíduos. 2.3. Exemplos de estudo de herança quantitativa. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” HERANÇA DO COMPRIMENTO DA ESPIGA DE MILHO. O histograma apresentado a seguir ilustra os resultados de um experimento clássico de estudo de herança quantitativa, realizado em 1913 por R.A. Emerson e E.M. East 1913, relativo à herança do tamanho da espiga em milho. Nesse exemplo de herança poligênica, os geneticistas não explicaram, num primeiro momento, a herança da característica, mas percebe-se que o padrão de herança difere das características de distribuição descontínua. Na herança poligênica há uma série graduada que vai de um extremo parental a outro e, por isso, apenas as médias e as variâncias das populações são consideradas, e não os valores individuais. Uma variedade com espiga medindo em média 6,6 cm foi cruzada com uma variedade que em média tinha 16,8 cm. A progênie F1 foi intermediária, dando uma média de 12,1 cm e variando de 9 a 15 cm. A F2 constituiu- se de uma gradação mais ampla de variação que a F1, com algumas das espigas em extremo de tamanho com aqueles dos progenitores. Este é o padrão de herança característico quando apenas uns poucos poligenes estão envolvidos. Transparência 04: Distribuição do comprimento da espiga de milho nas gerações P1, F1 e F2 resultantes do cruzamento entre duas variedades de milho (R.A. Emerson e E. M. East, 1913). HERANÇA DA COR DO GRÃO DE TRIGO. A hipótese dos poligenes começou a ser explicada em 1909 com o experimento clássico de Hermann Nilsson-Ehle, que cruzou linhagens de trigo de grãos vermelhos com linhagens de grãos brancos. A geração F1 apresentou cor intermediária entre as cores dos dois genitores. A geração F2 apresentou a proporção 15 vermelhos (várias intensidades): 1 branco. O pesquisador reconheceu quatro tonalidades da cor vermelha na progênie F2 e verificou a seguinte proporção fenotípica nessa geração: 1:4:6:4:1 (vermelho escuro, vermelho médio, vermelho intermediário, vermelho claro e branco). A proporção Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” fenotípica observada indica que há dois genes segregantes controlando a produção do pigmento no experimento, e a explicação genética pode ser representada como se segue. P) AA BB (vermelho escuro) X aa bb (vermelho claro) F1) Aa Bb (vermelho intermediário) F2) GENÓTIPO N.O DE ALELOS Q/ CONTRIB. P/ VERMELHO FENÓTIPO PROPORÇÃO AABB 4 V. escuro 1/16 AABb ou AaBB 3 V. médio 4/16 AAbb ou aaBB ou AaBb 2 V. intermediário 6/16 aaBb ou Aabb 1 V. claro 4/16 aabb 0 Branco 1/16 Os alelos representados por letras maiúsculas (A e B no exemplo) codificam para produtos que contribuem para a intensidade da cor vermelha; quanto maior o número de alelos A ou B no genótipo, maior será a intensidade da cor vermelha. Algumas populações F2 podem segregar na proporção 3:1 ou 63:1 (vermelho:branco), em vez da 15:1 mostrada no exemplo acima. A proporção 3:1 indica que apenas um gene está segregando, e a 63:1 indica que três genes estão segregando; ou seja, no caso da 63:1, por exemplo, os genitores são contrastantes com relação a três genes. Transparência 05: Resultado de cruzamentos entre linhagens de trigo que diferem em três genes que determinam a cor do grão de trigo. 3. SEGREGAÇÃO TRANSGRESSIVA E HETEROSE 3.1. Segregação transgressiva Segregação transgressiva ocorre quando os fenótipos de uma geração segregante excedem os limites estabelecidos pelos valores parentais correspondentes. Isso ocorre quando os pais não possuem as combinações genotípicas extremas; por exemplo, quando o tipo parental maior não inclui todos os alelos para o tamanho grande, e o genótipo do tipo parental menor não incluiu todos os alelos para o tamanho pequeno. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” Exemplo. O cruzamento entre galinhas hamburgh grandes e as pequenas galinhas garnizés, sebright, produziu galinhas F1 intermediárias na altura entre as duas raças paternais. A geração F2 incluiu algumas aves maiores e algumas aves menores do que as raças paternais originais; portanto, ocorreu segregação transgressiva. Na explicação dada por Punnett, os genitores eram contrastantes com relação a quatro genes. As hamburghs (grandes) seriam de genótipo A1A1B1B1C1C1D2D2, e as garnizés de genótipo A2A2B2B2C2C2D1D1. As aves da geração F1, de peso intermediário entre os dois pais, seriam uniformemente heterozigotas A1A2B1B2C1C2D1D2. Alguns indivíduos da geração F2 teriam o genótipo A1A1B1B1C1C1D1D1, sendo, por isso, mais pesados que o genitor hamburgh, enquanto outros teriam o genótipo A2A2B2B2C2C2D2D2, sendo menores que o genitor garnizé. 3.2. Heterose Heterose é o maior vigor dos híbridos, geralmente em termos de tamanho, velocidade de crescimento, sobrevivência, fertilidade ou boas características agronômicas, tal que um híbrido F1 fique situado fora do intervalo de seus progenitores com respeito a um ou vários caracteres. Há duas hipóteses para explicar o fenômeno da heterose: hipótese da dominância e hipótese da sobredominância. Essas duas hipóteses diferem entre si com respeito à interação entre alelos de cada gene que determina a característica, quando esses se encontram em um genótipo heterozigoto. a) Hipótese da dominância. De acordo com a hipótese de dominância, admite-se que a relação entre os alelos de cada um dos genes que afetam a característica seja de dominância completa, ou seja, o genótipo heterozigoto tem o mesmo valor do homozigoto dominante. Sob essa hipótese, o intercruzamento de linhagens puras conduz à formação de híbridos, nos quais os genes recessivos deletérios de um dos pais estão ocultos pelos alelos dominantes do outro pai. Assim, considerando dois progenitores P1 e P2 de genótipos homozigotos aaBBCCddEE e AAbbccDDee, respectivamente, e que as formas alélicas dominantes A, B, C, D e E são favoráveis ao vigor, o híbrido resultante do cruzamento entre P1 e P2 seria mais vigoroso que ambos os pais. A resposta exata aos cruzamentos depende dos genótipos das linhagens empregadas nos mesmos. Por essa hipótese, a heterozigose não é considerada essencial para a expressão da heterozigose. Assim, seria possível obter indivíduos homozigotos tão vigorosos quanto os híbridos de linhagens contrastantes. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” b) Hipótese da sobredominância. De acordo com a hipótese de sobredominância, a relação entre os alelos em cada loco é de sobredominância, ou seja, existem locos nos quais o heterozigoto (A1A2) é superior aos dois homozigotos (A1A1 e A2A2), e o vigor aumenta proporcionalmente ao número de locos em heterozigose. Nessa hipótese admite-se que a heterozigose é indispensável para a manifestação da heterozigose, e que o vigor aumenta proporcionalmente ao número de locos em heterozigose. 4. PARÂMETROS GENÉTICOS. Os parâmetros genéticos são úteis para avaliação de potencialidades de populações para fins de melhoramento, bem como para estabelecer estratégias eficazes de seleção. 4.1. Média e Variância Nos caracteres métricos, as questões primárias da genética são determinadas em termos de média e variância, sendo a idéia básica do seu estudo o parcelamento da variância fenotípica em componentes atribuíveis a diferentes causas. Média e variância são, portanto, medidas especialmente importantes para os estudos genéticos, sendo também utilizadas na estimação de parâmetros genéticos. Suas estatísticas são dadas por: ∑ ∑ == i ii i i Xf N X X e ( ) )1N/( N 2iX2 iX)X(V − −= ∑ ∑ A média é uma medida de magnitude e a variância é uma medida da variação dos valores em torno da média. 4.2. Herdabilidade. A eficácia da seleção para uma determinada característica depende da importância relativa da hereditariedade e do ambiente na variação fenotípica de uma característica. Herdabilidade(h2) é a proporção da variação fenotípica de uma população que se deve a diferenças genética entre os indivíduos, sendo uma propriedade da Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” característica e da população. É usada para examinar a contribuição relativa dos genes e do ambiente na variação de uma característica específica. A herdabilidade pode ser estimada por meio de: F AF F G2 V VV V Vh −== , em que FV é a variância fenotípica entre os indivíduos, GV é a variância entre os valores genotípicos, e AV é a variância ambiental. A herdabilidade é uma medida do grau em que a variação fenotípica é influenciada geneticamente e, portanto, o grau em que ele pode ser modificado por seleção fenotípica. Há vários métodos disponíveis para se estimar a herdabilidade. Muitos deles envolvem a comparação de indivíduos de diferentes graus de parentesco, como pais e filhos, irmãos completos, meio-irmãos, gêmeos idênticos. Isso porque se os genes são importantes na determinação da variação fenotípica, então os indivíduos proximamente relacionados são mais similares no fenótipo que os indivíduos que não são relacionados (que não são parentes). Alternativamente, se fatores ambientais são responsáveis pelas diferenças em uma característica, então indivíduos aparentados não seriam mais similares no fenótipo do que indivíduos não aparentados. Os exemplos de estimação de herdabilidade apresentados nesse roteiro se referem a apenas um dos vários métodos possíveis de se estimar herdabilidade. 4.3. Controle da variação ambiental Considere como exemplo a variável “número de dias requeridos para o florescimento” em trigo e quatro populações dessa espécie: duas variedades homozigotas parentais (P1 e P2) e as progênies F1 e F2, resultantes do cruzamento entre P1 e P2. Retiraram-se quatro amostras de 40 plantas, sendo uma amostra de cada população, tendo sido obtidos os seguintes valores da característica: P1 P2 75 74 72 72 73 71 72 71 58 55 56 56 53 55 55 57 76 73 72 72 72 70 71 72 54 55 56 55 58 57 55 56 71 73 74 73 73 72 71 72 55 57 55 57 56 57 55 55 72 74 73 72 71 72 73 72 56 57 55 54 59 57 55 55 74 71 72 73 75 70 72 76 58 56 57 54 53 56 58 56 F1 F2 60 65 63 61 65 50 62 63 69 66 62 60 63 67 72 64 61 60 63 64 64 61 62 63 61 63 62 63 60 59 64 63 65 62 64 62 60 59 61 62 56 62 63 65 64 73 60 65 Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” 61 60 63 62 60 63 60 65 57 64 63 70 68 62 71 63 64 61 62 64 64 61 62 64 65 66 64 58 61 65 62 64 O dados das quatro amostras de quarenta indivíduos foram classificados e resumidos no quadro apresentado a seguir, onde também foram incluídas suas médias e variâncias. Observa-se facilmente que as populações são diferentes entre si, mas que também há diferenças entre indivíduos de uma mesma população, daí a importância da média e variância na caracterização dessas populações. Os dois genitores têm médias diferentes e as gerações F1 e F2 têm médias intermediárias entre os tipos parentais, sendo que os valores da F2 se distribuem numa amplitude maior que a F1. Esse padrão indica herança poligênica. As variâncias de P1, P2 e F1 são semelhantes entre si e menores que a variância da geração F2. Isso ocorre porque em cada uma das populações P1, P2 e F1 todas as plantas têm a mesma constituição genética. Em P1 e em P2 todas as plantas são uniformemente homozigotas; conseqüentemente, em F1 todas as plantas são uniformemente heterozigotas com relação a uma parte dos genes (aqueles genes em relação aos quais P1 e P2 são contrastantes) e uniformemente homozigotas para os demais genes. A variação entre os indivíduos de P1, P2 e F1 são, portanto, de natureza ambiental. A variação na F2 é maior porque ela não está associada apenas a diferenças ambientes entre indivíduos, mas também a diferenças genéticas que há entre os indivíduos dessa população. Na geração F2 podem ser obtidas as seguintes estimativas: 1) Variância fenotípica, FV (F2) = 14,26, obtida com base nos valores observados nos indivíduos que constituem a F2. 2) Variância ambiental, AV (F2) = 2,4325, obtida indiretamente a partir da variâncias entre os indivíduos das populações uniformes, por meio da seguinte expressão: 4 )F(V2)P(V)P(VV 1F2F1FA ++ = . 3) Variância genotípica, GV (F2) = 11,8275, obtida por meio da seguinte expressão: )F(V)F(F)F(V 2A2F2G −= . 4) Herdabilidade 8294,0 26,14 8275,11h2 == . Esse valor indica que 82,94% da variabilidade existente na F2 é de natureza genética. 4.4. Ganho por seleção. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” O processo de melhoramento genético mais simples consiste em selecionar na população original (cuja média é 0X ) os indivíduos que têm a característica desejada mais fortemente desenvolvida. Esses indivíduos selecionados (cuja média é SX ) são usados como os progenitores que produzirão a próxima geração, ou a população melhorada (cuja média é MX ). Uma herdabilidade alta não é garantia suficiente de sucesso em um programa de melhoramento, pois uma população de herdabilidade alta para o caráter desejado pode ter uma variância genotípica praticamente nula. Essa situação acontece quando a V(G) é baixa e a variância ambiental é menor ainda. Assim, na escolha de uma população para se iniciar um programa de melhoramento, bem como na escolha de estratégias de seleção para uma determinada população, utiliza-se o parâmetro “ganho por seleção”, GS, dado pela expressão GS = h2 . DS, em que DS = SX - 0X O GS pode ser expresso em percentagem da média original: 0X GS100%GS = . 4.5. Média predita da população melhorada A média predita para a população oriunda dos acasalamentos entre os indivíduos selecionados é estimada pela estatística MX = 0X +GS, a qual também pode ser utilizada para avaliação de potencialidade de populações para fins de melhoramento. 4.6. Aplicação Será usado como ilustração da estimação de parâmetros genéticos a análise dos dados das populações P1, P2, F1 e F2 apresentados a seguir (do livro Princípios de Genética Quantitativa, de autoria do professor Cosme Damião Cruz). P1: 13,13 20,35 21,60 17,77 15,74 19,90 24,92 16,81 22,91 15,68 19,05 19,30 20,78 20,64 15,46 17,14 19,21 15,45 17,88 18,43 Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” 6075,18 20 15,372 20 43,18...3,13PX 1 == ++ == 1699,8 20 15,37243,18...13,13 19 1)P(V)x(V 2 22 1 = −++== P2: 103,39 100,94 99,26 104,13 97,54 96,24 106,47 105,45 95,40 104,52 97,60 95,36 98,85 98,89 98,13 98,56 100,37 105,99 104,95 98,85 5445,100 20 89,2010 20 85,98...39,103PX 2 == ++ == 4026,13 20 89,201085,98...39,103 19 1)P(V)x(V 2 22 = −++== 2 F1: 76,67 61,73 65,93 69,75 66,14 64,14 72,95 74,95 70,92 65,13 68,36 66,30 70,56 70,89 68,93 72,61 68,19 66,22 75,53 69,52 2710,69 20 42,1385 20 52,69...67,76FX 1 == ++ == 7740,15 20 42,138552,69...67,76 19 1)F(V)x(V 2 22 1 = −++== F2: 51,34 60,87 53,52 48,30 54,11 53,70 61,87 57,44 52,98 74,98 54,91 53,62 53,78 59,83 56,55 57,95 59,09 60,73 72,30 62,33 62,07 58,67 60,29 49,57 60,88 60,40 80,05 61,36 61,65 68,34 55,31 57,51 57,49 62,61 47,24 54,36 58,07 47,69 55,97 58,57 58,82 58,46 72,67 53,74 55,33 73,84 56,69 62,73 63,22 53,60 59,77 56,46 67,54 50,78 65,15 65,21 74,58 63,71 58,31 57,31 61,91 61,73 67,21 66,70 67,11 69,32 60,91 42,99 59,76 56,57 64,88 50,40 66,44 60,10 65,72 56,00 57,44 71,48 64,56 78,20 53,25 60,58 61,98 66,91 Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” 55,45 66,24 55,97 65,30 69,31 51,56 60,42 61,94 59,89 71,48 56,99 54,79 53,28 71,11 60,65 51,53 64,09 57,61 66,77 66,81 54,55 54,97 56,22 55,72 75,21 63,59 61,83 53,64 67,61 55,34 66,03 64,85 52,41 57,27 58,64 54,47 48,92 56,04 45,30 63,78 49,74 60,33 50,11 55,54 62,90 59,38 59,24 71,43 73,26 54,41 62,85 60,38 59,89 46,36 60,21 59,64 62,50 54,00 52,53 64,43 51,79 63,27 58,53 56,46 66,65 67,41 60,34 66,80 64,64 60,59 55,03 67,17 77,49 56,99 56,91 62,19 59,16 52,95 48,56 53,39 55,14 59,95 60,07 65,55 65,14 67,78 58,77 63,03 63,48 66,61 63,30 66,42 64,50 53,04 56,67 60,21 49,50 60,34 62,29 58,39 64,04 54,31 64,10 73,88 60,72 48,07 64,56 67,76 51,52 73,18 55,84 67,96 64,61 59,06 57,47 60,33 1949,60 200 99,12038 200 33,60...34,51FX 2 == ++ == 1901,45 200 99,1203833,60...34,51 199 1)F(V)x(V 2 22 2 = −++== As informações produzidas por esses cálculos encontram-se no quadro apresentado a seguir. População Número de observações Média Variância P1 20 18,6075 8,1699 P2 20 100,5445 13,4026 F1 20 69,2710 15,7740 F2 200 60,1949 45,1901 A partir desses dados estimam-se os parâmetros genéticos na F2: a) Variância fenotípica. Corresponde à variância entre os valores fenotípicos medidos nos indivíduos da geração F2. FV (F2) = 45,1901 Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” b) Variância ambiental. Obtida indiretamente a partir da variância entre os indivíduos das populações uniformes, por meio da seguinte expressão: 4 )F(V2)P(V)P(VV 1F2F1FA ++ = . 2801,13 4 7740,15x24026,131699,8)F(V 2A = ++ = c) Variância genotípica. Obtida subtraindo-se a variância ambiental da variância fenotípica. )F(V)F(F)F(V 2A2F2G −= =45,1901-13,2801=31,9100 d) Herdabilidade. 7061,0 1901,45 9100,31 )F(V)F(V )F(Vh 2A2G 2G2 == + = . Esse valor indica que 70,61% da variabilidade existente na F2 é de natureza genética. e) Ganho por seleção. O ganho por seleção depende do diferencial de seleção que, por sua vez, depende da média dos indivíduos selecionados. Como ilustração, serão selecionados os 20 indivíduos da geração F2 que apresentam os maiores valores da característica em estudo (10% dos indivíduos). Os 20 indivíduos selecionados são aqueles cujos valores encontram-se grifados na população F2 descrita anteriormente. A média entre esses valores é 73,0035. Portanto, o diferencial de seleção e o ganho de seleção obtidos são: DS = SX - 0X = 73,0035 – 60,1949 = 12,8086. GS = h2 . DS = 0,7061 x 12,8086 = 9,0444 0X GS100%GS = = 1949,60 0444,9x100 =15,02% f) Média da população melhorada. MX = 0X +GS = 60,1949+9,0444= 69,2394. 5. PRINCIPAIS PONTOS. 1) Características descontínuas exibem poucos fenótipos. Características contínuas exibem uma gama de fenótipos. 2) Características contínuas têm muitos fenótipos porque elas dependem de genótipos em muitos locos (são poligênicas) e / ou porque fatores ambientes fazem com que cada genótipo apresente uma gama de fenótipos. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” 3) A hipótese de herança dos “poligenes” ou dos “múltiplos genes” propõe que as características quantitativas são determinadas pelo efeito de muitos genes. 4) A herdabilidade de uma característica é a proporção da variância fenotípica que resulta de diferenças genéticas entre os indivíduos; ela não indica a extensão pela qual a característica é genética. 5) A quantidade que uma característica muda em uma geração, como resultado de seleção para essa característica, é chamada de resposta à seleção. A magnitude da resposta à seleção depende do diferencial de seleção e da herdabilidade. Roteiro de aula da disciplina “BIO 240 - Genética”/DBG/UFV. Professor: Marcos Ribeiro Furtado “Genética Quantitativa” Quadro 1 – Distribuição de freqüência, médias (M) e variâncias (V), para a variável “tempo em dias requeridos para a maturidade”, obtidos de amostras de dois tipos paternais, da F1 e da F2, de populações de trigo; incluíram-se 40 plantas em cada amostra. DIAS 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 M V P1 2 7 15 8 4 2 2 72,47 2,05 P2 2 3 13 9 8 4 1 55,85 1,92 F1 1 7 7 8 6 7 4 62,20 2,88 F2 1 1 1 1 3 2 5 7 6 4 2 1 1 1 1 1 1 1 63,72 14,26