Genetyka ilościowa
Genetyka ilościowa zajmuje się dziedziczeniem różnic występujących między osobnikami w stopniu natężenia cech, a nie w ich jakości.
Każdy organ lub funkcja jakiegokolwiek gatunku wykazuje indywidualne różnice, np. różnice w wysokości wśród ludzi.
Osobniki tworzą szereg ciągły, wzrastający od najniższej wartości do najwyższej a nie dzielą się na wyraźnie różniące się od siebie typy.
Różnice jakościowe dzielą natomiast osobniki na wyraźnie różniące się od siebie typy bez lub występowaniem (rzadziej) typów pośrednich.
Istnienie różnic ilościowych i jakościowych w stosunku do badanego zjawiska stwarza konieczność odróżnienia genetyki ilościowej od jakościowej.
Genetyka cech ilościowych w odróżnieniu do genetyki cech jakościowych bada różnice spowodowane działaniem większej ilości genów.
Dziedzicznie uwarunkowane różnice ilościowe zależą od różnic występujących w wielu loci miedzy genami, których efekty nie mogą być indywidualnie określone.
W wyniku tego zjawiska, mendlowskie stosunki liczbowe nie uwidaczniają się w różnicach ilościowych, a metody genetyki mendlowskiej nie nadają się do badania tych różnic.
Podstawowym założeniem genetyki ilościowej jest twierdzenie, że dziedziczenie różnic ilościowych zależy od genów podlegającym tym samym prawom co dziedziczenie cech jakościowych.
Genetyka ilościowa jest więc dalszym rozwinięciem genetyki Mendla i opiera się na prawach Mendla.
Metody badań cech ilościowych różnią się jednak od metod używanych w genetyce mendlowskiej z uwagi iż:
w cechach ilościowych nie możemy obserwować mendlowskich stosunków rozszczepień
pojedyncze osobniki nie stanowią źródła informacji
jednostkami przydatnymi do badań są "populacje" czyli duże grupy osobników obejmujące wiele potomstwa
natura badań wymaga przeprowadzenia pomiarów a nie klasyfikowania osobników
Geny istniejące w populacji wykazują ciągłość z pokolenia na pokolenie, pomimo iż ciągłości tej nie wykazują genotypy powstałe z tych genów.
Pomierzoną u osobnika wartość cechy nazywamy fenotypową wartością tego osobnika
Podstawowymi parametrami opisującymi zmienność cech ilościowych są średnie i wariancje
Miarą zmienności cechy jest wariancja, czyli średni kwadrat odchyleń poszczególnych wartości od średniej populacji
Rośliny rosną w określonych warunkach glebowych i klimatycznych, które wpływają na ekspresję cech roślin, czyli są źródłem obserwowanej zmienności. Zmienność może mieć podłoże zarówno genetyczne jak i środowiskowe
Stąd też wartości fenotypowe dzieli się na komponent wynikający z oddziaływania genotypu oraz komponent wynikający z działania środowiska.
Odziedziczalność ogólna (współczynnik odziedziczalności) w szerokim sensie służy do określenia jaką część zmienności całkowitej stanowi zmienność genetyczna, a więc jest to stosunek zmienności genetycznej do całkowitej
Odziedziczalność w wąskim sensie jest to stosunek wariancji addytywnej do zmienności całkowitej
Genotyp - zespół wszystkich genów danego osobnika
Środowisko - zespół wszystkich niegenetycznych czynników, wpływających na wartość fenotypową.
W dziedziczeniu cech ilościowych mamy do czynienia z efektami addytywnego działania genów, dominacji i nieallelicznej interakcji.
1. Efekty addytywne: wynikają ze sumowania się efektów wywoływanych przez wiele loci w stanie homozygotycznym.
2. Efekty dominowania - występują na skutek działania genów w stanie heterozygotycznym.
3. Niealleliczna interakcja (EPISTAZA) - wiąże się z:
współdziałaniem genów w stanie heterozygotycznym
współdziałaniem genów w stanie homozygotycznym
współdziałaniem genów w stanie homozygotycznym i heterozygotycznym
Znajomość efektów działania genów może przyczynić się do zwiększenia efektywności hodowli roślin.
Badanie efektów działania genów wymaga przeprowadzania specjalnie w tym celu zakładanych doświadczeń.
Liczba czynników efektywnych - jest to liczba genów lub grup genów ściśle ze sobą sprzężonych, którymi różnią się badane formy rodzicielskie
Współczynnik rozkładu genów u form rodzicielskich
dyspersja genów występuje w przypadku zgrupowania u każdej z form rodzicielskich równej liczby genów zwiększających jak i zmniejszających wartość danej cechy
asocjacja genów występuje w przypadku kumulacji (+) alleli u jednej z form rodzicielskich i (-) alleli u drugiej z form rodzicielskich
Heterozja
wyższość genotypów heterozygotycznych nad wyjściowymi homozygotami w odniesieniu do jednej lub więcej cech, stanowiący fenotypowy efekt współdziałania genów.
Teorie dotyczące występowania efektów heterozji
Istnieje kilka teorii tłumaczących powstawanie zjawiska heterozji. Należą one do jednej z dwóch kategorii:
Przyczyną heterozji jest stan heterozygotyczny loci. Zakłada się, że geny A i a wytwarzają różne związki, które albo przez połączenie lub produktu ich współdziałania powodują większą bujność niż każdy z pojedynczych związków produkowanych przez każdy z alleli w stanie homozygotycznym
Przyczyną heterozji jest współdziałanie genów dominujących. Heterozja jest skutkiem dominowania genów sprzyjającym bujności nad odpowiednimi genami recesywnymi przeciwdziałającymi bujności.
3. Wystąpienie efektu heterozji zależy od genów dopełniających (podobnie jak chromogen i oksydaza są koniecznymi do powstania antocjanu). Współdziałanie genomu z plazmonem
Depresja wsobna - spadek żywotności (wigoru) organizmów wywołany zapłodnieniem formy matecznej przez blisko spokrewnioną formę ojcowską. Zjawisko to występuje zarówno u roślin samopylnych jak i u zwierząt
Transgresja - pojawianie się wśród segregującego pokolenia osobników o cechach przekraczających zakres zmienności form rodzicielskich. Efekt transgresji związany jest ze stanem homozygotycznym loci.