1 Praktyczne wykorzystanie wiedzy z zakresu genetyki cech jakościowych i ilościowych u konidr inż. Janusz Strychalski, UWM

2 Funkcja kodu genetycznego

3 Cechy jakościowe - drugoplanoweWyznaczane jednym, dwoma lub trzema genami Cechy przez nie wyznaczane są niezależne od warunków środowiska Cechy jakościowe określamy przymiotnikiem, bez stopniowania Są dziedziczone

4 Cechy ilościowe - pierwszoplanoweilość genów je warunkujących jest duża określane zawsze liczbą wymiary ciała masa ciała nieśność u ptaków cechy rozrodu: plenność, mleczność itp. dzielność koni wydajność wełny owiec

5 Cechy ilościowe - komentarzzłożone odziedziczalne każdy z genów wywiera cząstkowy wpływ na wartość cechy wpływy genów kumulują się

6 Ogromna zmienność genetycznaZałożenie: cecha ilościowa warunkowana 5 genami, w każdym z nich po 2 allele rodzice (P): AABBCCDDEE x aabbccddee potomstwo F1: AaBbCcDdEe gamety potomstwa F1 : 2n = 25 = 32

7 Ogromna zmienność genetyczna – c.d.32 rodzaje gamet 32 x 32 = 322 = 1024 kombinacji w F2 przy założeniu 6 genów, a w każdym po 2 allele otrzymamy: F1: 26 = 64 rodzajów gamet 642 = 4096 kombinacji w F2

8 Ile genów warunkuje cechę ilościową?Większość cech ilościowych wyznaczana jest znacznie większą liczbą genów niż 5 czy 6 Najczęściej w genie występuje więcej niż 2 allele

9 Cechy ilościowe - transgresjazałożenie: prędkość podstawowa konia wynosi 20 km/godz., a każdy duży allel zwiększa jego prędkość o 5 km/godz. rodzice (P): AaBbCcDdEe x AaBbCcDdEe potomstwo: od aabbccddee do AABBCCDDEE

10 Cechy ilościowe - heterozjaobjawia się głównie w cechach świadczących o większej żywotności organizmu daje się uzasadnić teorią naddominowania, zakładającą, że najkorzystniejszy jest układ alleli Aa jest zjawiskiem przejściowym, a potomstwo tego pokolenia będzie średnio dużo gorsze

11 Jak rozpoznać efekt heterozji?słabe stado: dobry osobnik dobre stado: dobry osobnik

12 Związek cechy jakościowej z ilościowąNajczęściej ciemniejszej barwie sierści towarzyszy lepsze zdrowie i większa odporność koni Białe kończyny koni są bardziej wrażliwe na urazy i stany chorobowe

13 Obiekt: koń Gen. x Środ. Genotyp Genotyp Środowisko Środowisko

14 Genotyp, środowisko, fenotypgeny cech ilościowych system utrzymania żywienie klimat stres trening Fenotyp

15 Wpływ genotypu na fenotypWartość cechy koń 1 koń 2 koń 3 Dobre warunki środowiskowe

16 Wpływ środowiska na fenotypWartość cechy Środowisko 1 Środowisko 2 Środowisko 3

17 Interakcja genotyp-środowisko kształtuje fenotypdobre warunki środowiskowe złe warunki środowiskowe Wartość cechy koń 1 koń 2 koń 3

18

19

20 Doskonalenie fenotypu zwierząt w warunkach lokalnych powinno uwzględniać jednocześnie bazę genetyczną i środowiskową

21 Współczynnik odziedziczalności to stosunek zmienności genetycznej do zmienności fenotypowej. Współczynnik ten przybiera wartość od 0 do 1. fenotyp 1 0,5 geny środowisko

22 δ2 = δ2 + δ2 δ2 δ2 h2 = = δ2 δ2 + δ2 Odziedziczalność P = G + EPhenotype = Genotype + Environment δ2 = δ2 + δ2 P G E δ2 δ2 h2 = G = G δ2 δ2 + δ2 P G E

23 Odziedziczalność niska średnia wysoka

24 Odziedziczalność u koniCechy pokroju koni jak i ich wartość użytkowa są w większości cechami nisko i średnio odziedziczalnymi Odziedziczalność pokroju wynosi od 0,19 do 0,46

25 Odziedziczalność u koni – c.d.wysokość w kłębie od 0,18 do 0,67 obwód klatki piersiowej od 0,12 do 0,33 obwód nadpęcia od 0,13 do 0,39

26 Odziedziczalność u koni – c.d.wyniki prób dzielności od 0,25 do 0,75 wyniki skoków w próbach dzielności od 0,11 do 0,18 wyniki ujeżdżenia od 0,06 do 0,08 obszerność stępa od 0,24 do 0,51 obszerność kłusa od 0,33 do 0,53

27 Odziedziczalność u koni – c.d.dzielność wyścigowa koni pełnej krwi angielskiej od 0,09 do 0,6 dzielność wyścigowa koni czystej krwi arabskiej od 0,09 do 0,51

28 Różnica selekcyjna - Rsstanowi różnicę między średnią wartością cechy stada selekcyjnego a średnią dla całej populacji stado selekcyjne – to zwierzęta wybrane na rodziców przyszłego pokolenia

29 Postęp hodowlany - ΔG to różnica między średnią wartością cechy populacji potomnej a tą wartością w populacji wyjściowej

30 Jeszcze raz odziedziczalność – h2ΔG = Rs . h2 czyli: ΔG h2 = Rs Im większe są Rs i h2, tym większego należy się spodziewać postępu hodowlanego.

31 Odziedziczalność - komentarzOdziedziczalność jest pojęciem populacyjnym i nie można go odnosić do pojedynczego osobnika Jeżeli h2 jakiejś cechy wynosi 0,25, to oznacza, że zmienność fenotypowa tej cechy jest wywołana w 25% przez geny i w 75% przez środowisko

32 Od czego zależy odziedziczalnośćzależy od stopnia zmienności genetycznej i środowiskowej zwierząt w stadzie h2 nie jest wielkością stałą dla danej cechy i może przybierać wartości w jednych stadach wyższe, w innych nieco niższe

33 Ile $ wart jest koń sąsiada?Wartość użytkowa jest uwarunkowana nie tylko genotypem, ale też oddziaływaniem czynników środowiska Nie zawsze koń o wyższej wartości użytkowej jest genetycznie lepszy od konia o nieco niższej użytkowości

34 Wartość użytkowa a wartość hodowlanaWartość użytkową można zmierzyć bezpośrednio Wartości hodowlanej bezpośrednio zmierzyć się nie da

35 Jak mierzyć wartość hodowlanąocena wartości użytkowej własnej ocena wartości użytkowej przodków ocena wartości użytkowej krewnych ocena wartości użytkowej potomstwa

36 Ocena wartości hodowlanej na podstawie użytkowości własnejZałożenie: odziedziczalność = 1,0 wówczas fenotyp = genotyp oraz wartość użytkowa = wartość hodowlana a wtedy nie potrzebna by była informacja o użytkowości krewnych

37 Wartość informacji o wartości użytkowej krewnychWspółczynnik odziedziczalności cechy Liczba badanych krewnych Stopień spokrewnienia z krewnymi

38 Ocena wartości hodowlanej na podstawie rodowodurodzice dziadkowie pradziadkowie no a dalej? pra-pra-dziadkowie?

39 Ocena wartości hodowlanej na podstawie rodowodu - trudnościNie znamy genotypów przodków i potomstwa, a tylko ich wartość użytkową co jeśli h2 = 0,15? (wyniki skoków w próbach dzielności)

40 Ocena wartości hodowlanej na podstawie rodowodu – trudności c.d.Zwierzęta są heterozygotami w wielu genach, więc wytwarzają bardzo różne gamety od tej samej pary osobników nigdy nie otrzymamy dwóch identycznych potomków (wyjątek: bliźnięta jednojajowe)

41 Ocena wartości hodowlanej na podstawie rodowodu – trudności c.d.Zmienne warunki środowiskowe życia przodków i potomstwa znacznie zaciemniają podobieństwa i różnice lepiej oprzeć się na wynikach użytkowości rodzeństwa i półrodzeństwa

42 Użytkowość rodzeństwa a h2Ocena wartości hodowlanej na podstawie rodzeństwa i półrodzeństwa ma duże znaczenie dla cech o niskiej h2 Przy cechach o wysokim h2, najlepszym wskaźnikiem wartości genetycznej osobnika jest… jego własna użytkowość

43 Rodowód – pra-pra-dziadkowiejeżeli rodowód ma być informacją o stosowanych kojarzeniach, warto uwzględnić nawet dalekich przodków

44 Wartość hodowlana Wartość hodowlana = Wartość genetyczna? Wartość hodowlana: zdolność do przekazywania cech użytkowych potomstwu Analiza potomstwa jest więc najbardziej miarodajną oceną wartości rodziców

45 Ocena osobnika a selekcjaWysokie h2: lepsza selekcja na podstawie fenotypu zwierzęcia (wartości użytkowej) Niskie h2: lepsza selekcja oparta o wartość hodowlaną

46 Współczynnik pokrewieństwa przodek - potomekRxa= współczynnik spokrewnienia między zwierzętami A i X n - odstęp pokoleń Fx - współczynnik inbredu osobnika X Fa - współczynnik inbredu przodka A

47 Współczynnik pokrewieństwa przodek – potomek c.d.zna pan łatwiejszy wzór? RXA = Σ(½)n gdzie: n – liczba pokoleń

48 X Ż Y O B C P D E Z R F A S G Ź W T H I U J K V N L M Ć Ę

49 Współczynnik pokrewieństwa - łatweX Ż RXA = Σ(½)n gdzie: n – liczba pokoleń Z R RXA = (½)4 = 0,0625 = 6,25% A

50 X Ż Y O B C P D E Z R F A S G Ź W T H I U J K V N L M Ć Ę

51 Współczynnik pokrewieństwa - trudniejszeX RXA = Σ(½)n gdzie: n – liczba pokoleń Ż Y Z O S RXA = (½)4 + (½)4 = = 0,125 = 12,5% B

52 X Ż Y O B C P D E Z R F A S G Ź W T H I U J K Ę

53 Współczynnik pokrewieństwa – trudne?X RXA = Σ(½)n gdzie: n – liczba pokoleń Ż Ź Z RXA = 4·(½)4 = 0,25 = 25% R S A

54 Parametry statystyczne: średnia arytmetycznapróba: 2, 3, 4, 7, 9 x = a1 + a2 +…+ an n = 25 5

55 Parametry statystyczne: odchylenie standardowepróba: 2, 3, 4, 7, 9 SD = 1 n-1 Σ (xi – x)2 SD = 1 5-1 . [ (2-5)2 + (3-5)2 + + (4-5)2 + (7-5)2 + (9-5)2 = 2,915

56 Parametry statystyczne: wariancjapróba: 2, 3, 4, 7, 9 δ2 = 1 n-1 Σ (xi – x)2 δ2 = SD2 = 8,5

57 Parametry statystyczne: liczba stopni swobodyDef.: To liczba niezależnych wyników obserwacji pomniejszona o liczbę związków, które łączą te wyniki ze sobą. próba: 2, 3, 4, 7, 9 wzór: n-1 czyli tutaj 5-1=4

58 Dziękuję za uwagę