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Genética QuantitativaGenética Quantitativa
Prof. Dra. Adriana Dantas Prof. Dra. Adriana Dantas
Uergs – Bento GonçalvesUergs – Bento Gonçalves
Disciplina: Genetica GeralDisciplina: Genetica Geral
EfeitoEfeito do ambiente na expressão do ambiente na expressão gênicagênica
Expressão fenotípica depende do ambienteExpressão fenotípica depende do ambiente A influência dos fatores ambientais altera o A influência dos fatores ambientais altera o
fenótipofenótipo Indivíduos geneticamente diferentes Indivíduos geneticamente diferentes
desenvolvem-se de modo diferente no desenvolvem-se de modo diferente no mesmo ambientemesmo ambiente
Indivíduos geneticamente idênticos Indivíduos geneticamente idênticos desenvolvem-se desigualmente em desenvolvem-se desigualmente em ambientes diferentesambientes diferentes
Fenótipo (F) = Genótipo (G) + Ambiente (A)Fenótipo (F) = Genótipo (G) + Ambiente (A)
Caracteres qualitativos e quantitativosCaracteres qualitativos e quantitativos
Caracteres controlados por muitos genes são Caracteres controlados por muitos genes são denominados denominados caracteres poligênicoscaracteres poligênicos Se referem a mensurações de quantidades (pesos, volumes, Se referem a mensurações de quantidades (pesos, volumes,
medidas: kg, m, cm, g, m2, etc) são comumente medidas: kg, m, cm, g, m2, etc) são comumente denominados de denominados de caracteres quantitativoscaracteres quantitativos
Os caracteres controlados por Os caracteres controlados por poucos genespoucos genes são são denominados de denominados de caracteres qualitativoscaracteres qualitativos
Caracteres qualitativosCaracteres qualitativos
Segregações conhecidas (3:1, 1:2:1 e 9:3:3:1)Segregações conhecidas (3:1, 1:2:1 e 9:3:3:1) Para um e dois locos, respectivamente, com Para um e dois locos, respectivamente, com
dois alelos por locodois alelos por loco Genótipos classificados em grupos fenotípicos Genótipos classificados em grupos fenotípicos
distintosdistintos Pouco influenciados pelo ambientePouco influenciados pelo ambiente
Caracteres qualitativosCaracteres qualitativos
Exemplo 1: cor de ervilhasExemplo 1: cor de ervilhas
Exemplo 2: cor do tegumento de Exemplo 2: cor do tegumento de grãos de milhogrãos de milho
Exemplo 3: milho doceExemplo 3: milho doceEm F2, 323 grãos normais e 97 grãos docesEm F2, 323 grãos normais e 97 grãos doces
Caracteres qualitativos avaliados por MendelCaracteres qualitativos avaliados por Mendel
Caracteres quantitativosCaracteres quantitativos Devido a segregação de um grande número de genes, não há a Devido a segregação de um grande número de genes, não há a
possibilidade de serem classificados em grupos fenotípicos distintospossibilidade de serem classificados em grupos fenotípicos distintos
Apresentam variação contínua e se ajustam a uma distribuição Apresentam variação contínua e se ajustam a uma distribuição normalnormal
Muito influenciados pelo ambiente. Por quê?Muito influenciados pelo ambiente. Por quê?
Como cada loco (gene) é influenciado pelo ambiente, e como são Como cada loco (gene) é influenciado pelo ambiente, e como são muitos os genes controlando esses caracteres, a influência total do muitos os genes controlando esses caracteres, a influência total do ambiente é altaambiente é alta
Existem caracteres mais sensíveis que outros as diferenças Existem caracteres mais sensíveis que outros as diferenças ambientais.ambientais.
Exemplo 1: Altura da espiga (cm) de 100 Exemplo 1: Altura da espiga (cm) de 100 plantas F2 de milhoplantas F2 de milho
A produção de grãos é muito afetada pelo ambiente, enquanto que a precocidade é menos afetada. Ambiente = fertilidade, umidade, insolação, etc
Exemplo 2: Peso de colmos (kg) de uma Exemplo 2: Peso de colmos (kg) de uma população F1 de cana-de-açúcarpopulação F1 de cana-de-açúcar
Exemplo 3: Diferenças na altura na Exemplo 3: Diferenças na altura na mesma populaçãomesma população
Explicação: multiplos genesExplicação: multiplos genes
Número de genes e de genótiposNúmero de genes e de genótipos
Portanto, a consequência de um elevado Portanto, a consequência de um elevado número de genes controlando um caráter é número de genes controlando um caráter é o elevado número de genótiposo elevado número de genótipos
Hipótese dos fatores múltiplos - Hipótese dos fatores múltiplos - poligenespoligenes
Nilsson-Ehle 1910 propuseram a “hipótese dos fatores multiplos”
Fundamentada no fato de que uma caracteristica é influenciada por um grande número de genesgrande número de genes, cada qual com um pequeno efeito no fenotipopequeno efeito no fenotipo.
A medida que aumentamos o numero de genesaumentamos o numero de genes, há um incremento no numero de classes fenotipicas, diminuindo a diferença entre elasdiminuindo a diferença entre elas, isto faz com que a F2 tenda a distribuição continua.
Com o aumento do número de genes diminui a Com o aumento do número de genes diminui a contribuiçào de cada alelo efetivo para o contribuiçào de cada alelo efetivo para o carater.carater.
Interações alélicas para caracteres Interações alélicas para caracteres quantitativosquantitativos
AditivasAditivas Dominante Dominante SobredominanteSobredominante
Como atuam?Como atuam? 1 loco com 2 alelos (B1 e B2)1 loco com 2 alelos (B1 e B2) B1 alelo efetivo e B2 não efetivoB1 alelo efetivo e B2 não efetivo Genótipos: B1B1; B1B2; B2B2Genótipos: B1B1; B1B2; B2B2
Valores genotípicos para o Loco BValores genotípicos para o Loco BM = ponto médio entre os dois genotipos homozigoticos
a = mede o afastamento de cada genotipo homozigótico em relação
a média
D = mede o afastamento do heterozigoto em relação a média
Se d = 0, não há dominância e sim aditiva
Se d = a, existe dominância completa
Se 0 < d < a, dominância parcial
d > a , sobredominância
Relação a/dRelação a/d
A relação a/d mede o que se A relação a/d mede o que se denomina grau de dominância de um denomina grau de dominância de um gene, o qual da a idéia de qual gene, o qual da a idéia de qual interação alélica esta atuando.interação alélica esta atuando.
d/a = 0 = aditivad/a = 0 = aditiva d/a = 1,0 = dominância completad/a = 1,0 = dominância completa d/a >1,0 = sobredominanciad/a >1,0 = sobredominancia
Interação AditivaInteração Aditiva Cada alelo contribui com um pequeno Cada alelo contribui com um pequeno
efeito fenotípico o qual é somado aos efeito fenotípico o qual é somado aos efeitos dos demais alelos?efeitos dos demais alelos?
2 genes: 2 genes: A e B – de efeitos iguais com 2 alelos cadaA e B – de efeitos iguais com 2 alelos cada
Contribuições: Contribuições: A1 = B1 = 30 unidadesA1 = B1 = 30 unidades A2 = B2 = 5 unidadesA2 = B2 = 5 unidades A1A1B1B1 = 120 un.A1A1B1B1 = 120 un. A2A2B2B2 = 20 un.A2A2B2B2 = 20 un.
Interação alélica aditivaInteração alélica aditiva
F1 = F1 = P1 + P2P1 + P2
22
P: Genotipos:P: Genotipos: A1A1B1B1-P1A1A1B1B1-P1 x x A2A2B2B2-P2 A2A2B2B2-P2
Fenotipos:Fenotipos: 120 unidades120 unidades 20 unidades 20 unidades
F1: Genotipos:F1: Genotipos: A1A2B1B2 A1A2B1B2
Fenotipo:Fenotipo: 70 unidades 70 unidades
10 10 --a 35 +a 60a 35 +a 60
B2B2 B1B2 B1B1B2B2 B1B2 B1B1
10 10 --a 35 +a 60a 35 +a 60
B2B2 B1B2 B1B1B2B2 B1B2 B1B1B2B2 B1B2 B1B1B2B2 B1B2 B1B1
ResultadoResultado
A = 25 unidades (60-35=25; 35-A = 25 unidades (60-35=25; 35-10=25)10=25) contribuição do alelo efetivocontribuição do alelo efetivo
d = 0; (60+10=70) d = 0; (60+10=70) valor fenotípico do genótipo heterozigoto valor fenotípico do genótipo heterozigoto
corresponde a média dos progenitorescorresponde a média dos progenitores
d/a = 0 = interação aditivad/a = 0 = interação aditiva
Media na geração F2, com 2 genesMedia na geração F2, com 2 genes
GenótipoGenótiposs
Frequencia Frequencia (Fe)(Fe)
Valor fenotipico Valor fenotipico (F)(F)
Fe . FFe . F
A1A1B1B1A1A1B1B1
A1A1B1B2A1A1B1B2
A1A1B2B2A1A1B2B2
A1A2B1B1A1A2B1B1
A1A2B1B2A1A2B1B2
A1A2B2B2A1A2B2B2
A2A2B1B1A2A2B1B1
A2A2B1B2A2A2B1B2
A2A2B2B2A2A2B2B2
1/161/16
2/162/16
1/161/16
2/162/16
4/164/16
2/162/16
1/161/16
2/162/16
1/161/16
120120
9595
7070
9595
7070
4545
7070
4545
2020
7.5007.500
11.87511.875
4.3754.375
11.87611.876
17.50017.500
5.6255.625
4.3754.375
5.6255.625
1.2501.250
Média F2 = 70.000Média F2 = 70.000
Média dos progenitores da F1 = F2 Média dos progenitores da F1 = F2 (70)(70)
A1A2B1B1 = 95 unidadesA1A2B1B1 = 95 unidades Genótipos dos descendentes Genótipos dos descendentes
obtidos por autofecundação do obtidos por autofecundação do indivíduo A1A2B1B2indivíduo A1A2B1B2GenótipoGenótipo
ssFrequencia Frequencia
(Fe)(Fe)Valor Valor
fenotipico (F)fenotipico (F)Fe . FFe . F
A1A1B1B1A1A1B1B1
A1A2B1B1A1A2B1B1
A2A2B1B1A2A2B1B1
1/41/4
2/42/4
1/41/4
120120
9595
7070
30.030.0
47.547.5
17.517.5
Média = 95.0Média = 95.0
Interação DominanteInteração Dominante Avalia-se o desempenho de cada loco e nao de cada Avalia-se o desempenho de cada loco e nao de cada
aleloalelo AA = Aa = BB = Bb = 60 unidadesAA = Aa = BB = Bb = 60 unidades aa = bb = 10 unidadesaa = bb = 10 unidadesP: Genotipos: AABB - P1 x aabb - P2 Fenotipos: 120 unidades 20 unidades
F1: Genotipos: AaBb Fenotipo: 120 unidades
a = d;
d/a = 1,0
= dominância completa
bb m BB bb m BB BbBb
10 10 --a 35 +a = d 60a 35 +a = d 60
bb m BB bb m BB BbBbbb m BB bb m BB BbBb
10 10 --a 35 +a = d 60a 35 +a = d 60
Interaçao sobredominanteInteraçao sobredominante O heterozigoto é superior aos homozigotosO heterozigoto é superior aos homozigotos AA = BB = 60 unidadesAA = BB = 60 unidades aa = bb = 10 unidadesaa = bb = 10 unidades Aa = Bb = 80 unidadesAa = Bb = 80 unidades
P: Genotipos: AABB - P1 x aabb - P2 Fenotipos: 120 unidades 20 unidades
F1: Genotipos: AaBb Fenotipo: 160 unidades
d = 45
d/a = 45/25 = 1,80 0 --a 35 +a 60 80a 35 +a 60 80
bb m BB bb m BB BbBb
dd
0 0 --a 35 +a 60 80a 35 +a 60 80
bb m BB bb m BB BbBb
dd
bb m BB bb m BB BbBb
dd
Heterose – Obtenção de híbridosHeterose – Obtenção de híbridos
Heterose ou vigor hibrido é definida Heterose ou vigor hibrido é definida pela expressão:pela expressão:
h = F1 – h = F1 – P1 + P2P1 + P2
22 F2 = F1 – F2 = F1 – h h F3 = F2 - F3 = F2 - hh
22 4 4
HeteroseHeteroseP: Genotipos:P: Genotipos: AABB - P1AABB - P1 x x aabb - P2 aabb - P2 Fenotipos:Fenotipos: 120 unidades120 unidades 20 unidades 20 unidades
F1: Genotipos:F1: Genotipos: AaBbAaBb Fenotipo:Fenotipo: 160 unidades 160 unidades
Heterose será: h = 120 – Heterose será: h = 120 – 120 + 20120 + 20 = 120 – 70 = 50 unidades = 120 – 70 = 50 unidades 22
Média na geração F2 = 120 – Média na geração F2 = 120 – 5050 = 96 unidades = 96 unidades 22
Qual o tipo de interação predominante?Qual o tipo de interação predominante?
Compara-se a média dos progenitores com a media das Compara-se a média dos progenitores com a media das gerações F1 e F2:gerações F1 e F2:
P1 = 445 mg; P2=179mg; F1= 279 mg; F2= 266mgP1 = 445 mg; P2=179mg; F1= 279 mg; F2= 266mg
Media dos progenitores = Media dos progenitores = 445 + 179445 + 179 = 312 mg = 312 mg 22
Interação aditiva = F1 = F2 = media dos progenitoresInteração aditiva = F1 = F2 = media dos progenitores
Ocorrência em campo, os valores oscilam devido ao Ocorrência em campo, os valores oscilam devido ao erro experimental e desvio padrao. erro experimental e desvio padrao.
Analisa-se as medias e verifica se estatisticamente as Analisa-se as medias e verifica se estatisticamente as médias são iguais.médias são iguais.
Estimativa dos componentes de Estimativa dos componentes de variânciavariância
Para o melhoramento, não interessa Para o melhoramento, não interessa conhecer somente os fenótipos individuais conhecer somente os fenótipos individuais das plantas mas, principalmente, as das plantas mas, principalmente, as diferenças entre os fenótipos ou a diferenças entre os fenótipos ou a variabilidadevariabilidade que se expressa entre os que se expressa entre os indivíduos.indivíduos.
Para quantificar a variabilidade utiliza-se da Para quantificar a variabilidade utiliza-se da estatística conhecida como estatística conhecida como variânciavariância, que , que é uma medida da dispersão dos dados.é uma medida da dispersão dos dados.
Quanto mais dispersos os dados em Quanto mais dispersos os dados em torno da média, maior a variância.torno da média, maior a variância.
Estimativas das variânciasEstimativas das variânciasVP1 = 482,76 mgVP1 = 482,76 mgVP2 = 132,80 mgVP2 = 132,80 mgVF1 = 323, 68 mgVF1 = 323, 68 mgVF2 = 2220,98 mg VF2 = 2220,98 mg VRC1 = 2401,00 mg VRC1 = 2401,00 mg VRC2 = 831,76 mgVRC2 = 831,76 mg
Considera-se que a variância observada no P1, P2 e F1 é toda Considera-se que a variância observada no P1, P2 e F1 é toda ambiental (E)ambiental (E)
Assim, estimamos a Assim, estimamos a variancia ambiental (VE)variancia ambiental (VE)
VE = (VP1 + VP2 + VF1) / 3 = VE = (VP1 + VP2 + VF1) / 3 = 482,76 + 132,80 + 323,68482,76 + 132,80 + 323,68 = = 313,08313,08 33
Variância fenotípica da geração F2 (VF2)Variância fenotípica da geração F2 (VF2)
Dois componentes: Dois componentes: 1 ambiental (VE); 1 ambiental (VE); 1 segregaçao da recombinação dos genes 1 segregaçao da recombinação dos genes
que é a que é a variancia geneticavariancia genetica (VG)(VG) VF2 = variação fenotipica da geraçao F2VF2 = variação fenotipica da geraçao F2 VE = variaçao ambientalVE = variaçao ambiental VG = variaçao genéticaVG = variaçao genética
VG = VF2 – VE = 2220,98 – 313,08VG = VF2 – VE = 2220,98 – 313,08 = = 1907,901907,90
Variância genética na F2Variância genética na F2 Componentes: Componentes:
Efeito aditivo (VA) Efeito aditivo (VA) Efeito de dominancia (VD)Efeito de dominancia (VD)
VF2 = VA + VDVF2 = VA + VD (VRC1 + VRC2) = VA + 2.VD(VRC1 + VRC2) = VA + 2.VD VF2 = 2220,98 = VA + VD + VEVF2 = 2220,98 = VA + VD + VE
(VRC1+VRC2) = (2401,00 + 831,76) = 3232,76 = VA + 2VD + 2VE(VRC1+VRC2) = (2401,00 + 831,76) = 3232,76 = VA + 2VD + 2VE
Sendo assim: VA = 2VF2 – (VRC1 + VRC)Sendo assim: VA = 2VF2 – (VRC1 + VRC) VA = 1.209,20VA = 1.209,20
Como VE = 313,08, estimamos a Como VE = 313,08, estimamos a VD = VF2 – VA – VE = 698,70VD = VF2 – VA – VE = 698,70
Estimativas dos parâmetros Estimativas dos parâmetros genéticosgenéticos
Coeficiente de Herdabilidade (h2)Coeficiente de Herdabilidade (h2) Exemplo: FeijoeiroExemplo: Feijoeiro
Caracteres de alta herdabilidade:Caracteres de alta herdabilidade: Número de vagens por planta (0,87 ou 87%)Número de vagens por planta (0,87 ou 87%) Número de sementes por vagem (0,94 ou 94%)Número de sementes por vagem (0,94 ou 94%) Peso de sementes (0,99 ou 99%)Peso de sementes (0,99 ou 99%)
Caráter de baixa herdabilidade:Caráter de baixa herdabilidade: Produção de grãos (0,46 ou 46%)Produção de grãos (0,46 ou 46%)
HerdabilidadeHerdabilidade Herdabilidade no sentido amplo (hHerdabilidade no sentido amplo (haa
22):): adequada para plantas de propagação adequada para plantas de propagação
vegetativa (toda a variação genética é vegetativa (toda a variação genética é transmitida à descendência)transmitida à descendência)
Herdabilidade no sentido restrito (hHerdabilidade no sentido restrito (hrr22):):
plantas de propagação sexuada (variação plantas de propagação sexuada (variação genética pode estar dividida entre os efeitos genética pode estar dividida entre os efeitos aditivos e dominantes)aditivos e dominantes)
HerdabilidadeHerdabilidade
(h(haa22) =) = VGVG x 100 = x 100 = VF2 – VEVF2 – VE x 100 x 100
VF2 VFVF2 VF
= = VF2 – VEVF2 – VE X 100 = X 100 = 2220,98 – 313,082220,98 – 313,08 X 100 = 85,90% X 100 = 85,90% VF2 2220,98VF2 2220,98
(h(hrr22)) = = VAVA X 100 = X 100 = 2.VF2 – (VRC1 + VRC2)2.VF2 – (VRC1 + VRC2) X 100 X 100
VF2 VF2VF2 VF2
= = 2 X 2220,98 – (2401,00 + 831,76)2 X 2220,98 – (2401,00 + 831,76) X 100 = 54,44% X 100 = 54,44% 2220,982220,98
Observações sobre herdabilidadeObservações sobre herdabilidade
A herdabilidade não é apenas propriedade do A herdabilidade não é apenas propriedade do caráter, mas também da população e das caráter, mas também da população e das condições ambientaiscondições ambientais
55,54% da variação fenotípica do peso de 55,54% da variação fenotípica do peso de sementes é devida a variação genetica aditivasementes é devida a variação genetica aditiva
A herdabilidade pode ser aumentada não A herdabilidade pode ser aumentada não somente pela introduçao de mais variação somente pela introduçao de mais variação genética na população, mas pelas condições genética na população, mas pelas condições experimentais.experimentais.
Utilidades da herdabilidadeUtilidades da herdabilidade
Permitir estimar o ganho Permitir estimar o ganho genético com a seleção de novos genético com a seleção de novos individuos.individuos.
Permite escolher o metodo de Permite escolher o metodo de seleção mais eficienteseleção mais eficiente
A seleção pode ser realizada já A seleção pode ser realizada já na F2 desde que apresente na F2 desde que apresente variabilidade genética.variabilidade genética.
Exemplo: Obter nova população em que o Exemplo: Obter nova população em que o peso medio dos grãos de feijão seja maior peso medio dos grãos de feijão seja maior que os obtidos na F2.que os obtidos na F2.
Na F2 o peso médio foi de 266 mgNa F2 o peso médio foi de 266 mg Amplitude de variaçao: 160 a 390 mgAmplitude de variaçao: 160 a 390 mg Selecionamos o peso médio de 350 mg ou Selecionamos o peso médio de 350 mg ou ++
Qual sera o peso médio da nova população Qual sera o peso médio da nova população (Mm) descendentes dos individuos (Mm) descendentes dos individuos selecionados? selecionados?
Qual será o progresso genético (Qual será o progresso genético (g)?g)? E a população a ser submetida a seleção (Mo)E a população a ser submetida a seleção (Mo)
Estimativa do ganho genético (Estimativa do ganho genético (g)g)
Mm = Mo + Mm = Mo + g g g = g = hhrr
22 . ds . ds ds = é o diferencial de seleção, ou ds = é o diferencial de seleção, ou
seja, a superioridade dos indivíduos seja, a superioridade dos indivíduos selecionados em relação a todos os selecionados em relação a todos os indivíduos da população.indivíduos da população.
Ms = Media dos indivíduos Ms = Media dos indivíduos selecionados selecionados
Ms = Ms = (6x350) + (2x360) + (2x370) + (1x380) + (2x390)(6x350) + (2x360) + (2x370) + (1x380) + (2x390) = = 363,08 mg363,08 mg
1313
E o diferencial de seleçao é :E o diferencial de seleçao é :
Ds = Ms – Mo = 363,08 – 266,00 = 97,08 mgDs = Ms – Mo = 363,08 – 266,00 = 97,08 mg
Sendo assim, Sendo assim, g = 0,5444 x 97,08 = 52,85 mgg = 0,5444 x 97,08 = 52,85 mg
Mm = 266,00 + 52,85 = 318,mgMm = 266,00 + 52,85 = 318,mg
Res.: Esta será a média esperada da nova população, se forem Res.: Esta será a média esperada da nova população, se forem selecionados os indivíduos com peso médio dos grão selecionados os indivíduos com peso médio dos grão superiores a 350 mgsuperiores a 350 mg
Estimativa de número de poligenesEstimativa de número de poligenes
Importante para estudo de herança dos Importante para estudo de herança dos caracteres quantitativoscaracteres quantitativos
Utiliza-se variâncias genéticas:Utiliza-se variâncias genéticas:
VGF2 = VGF2 = 11 (P1 – P2)(P1 – P2)22
8 n8 n
n = n = (P1 – P2)(P1 – P2)22
8VGF28VGF2
Exemplo:Exemplo:
P1 = 445 mgP1 = 445 mg P2 = 179 mgP2 = 179 mg VGF2 = 1907,90VGF2 = 1907,90
n = n = (445 – 179)(445 – 179) = 4,63 = 5 genes = 4,63 = 5 genes
8x1907,908x1907,90
