POKREWIEŃSTWO I

INBRED

Rodowody

• Rodowód – usystematyzowany wykaz

przodków

• Podział rodowodów ze względu na sposób

prezentacji rodowodów

TABELARYCZNY

OOO

MOO

OMO

MMO

OOM

MOM

OMM

MMM

OO

MO

OM

MM

OJCIEC

MATKA

PROBANT

STRZAŁKOWY

Na rodowodzie tym można obserwować drogi przepływu genów od
przodków do potomków, tzw. ścieżki Wright’a oraz współczynniki
ścieżek. Współczynnik każdego odcinka drogi wynosi 0,5,
ponieważ osobnik od każdego z rodziców otrzymuje w przybliżeniu
po 50% genów. Współczynnik całej ścieżki równy jest iloczynowi
współczynników cząstkowych. W tym przypadku 0,5 x0,5 x 0,5 =
0,5

3

= 0,125

Ogólniej można zapisać, że współczynnik taki wynosi 0,5

n

gdzie

„n” to liczba pokoleń składających się na dana ścieżkę

MMM

OM
M

MOM

OOO

PROBANT

MATKA

OJCIEC

MM

OM

MO

OO

OOM

MM
O

OMO

MO
O

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

0,
5

• Podział ze względu na liczbę

uwzględnianych pokoleń

– Głęboki
– Płytki

• Rodowód plazmatyczno genetyczny –

uwzględnia tylko osobniki z linii
żeńskich. Służy do śledzenia
dziedziczenia DNA mitochondrialnego

Pokrewieństwo

• Osobniki pokrewne to osobniki podobne

genetycznie. Pokrewieństwo rozumiemy
jako podobieństwo genetyczne wynikające z
posiadania

większej ilości

takich samych

alleli niż przeciętnie w populacji z racji
pochodzenia po tych samych przodkach.

• Jest to prawdopodobieństwo z jakim dwa

spokrewnione osobniki posiadają kopie
poszczególnych alleli odziedziczone od
wspólnego przodka, np. recesywne allele w
stanie homozygotycznym powodujące
choroby genetyczne.

Podobieństwo genetyczne

UWAGA!
Kiedy mówimy o podobieństwie

genetycznym w kontekście pokrewieństwa,
mamy na myśli

podobieństwo alleliczne

, a

nie

podobieństwo sekwencji DNA

.

Podobieństwo sekwencji pomiędzy
osobnikami różnych gatunków może sięgać
99% - np. pomiędzy człowiekiem i
szympansem. Podobieństwo alleliczne w
obrębie jednego gatunku i jednej rasy dość
rzadko przekracza 50%.

Pokrewieństwo w linii prostej

• Pokrewieństwo w linii prostej

– pokrewieństwo między

potomkami a przodkami.

• Pokrewieństwo pomiędzy rodzicami i dziećmi wynosi w

przybliżeniu po 50%.

• W rzeczywistości wszystkie osobniki są bardziej

podobne do matek, ponieważ tylko od matek dziedziczą
pozajadrowe DNA zlokalizowane np. w mitochondriach.

• Wszyscy synowie są bardziej podobni do matek niż do

ojców ponieważ posiadają tylko jeden chromosom płci
X po matce. Mają też chromosom Y po ojcu, ale jest on
bardzo mały i zawiera nieporównywalnie mniej genów
niż chromosom X. Córki dziedziczą Chromosom X
zarówno od ojca jak i od matki, więc za pośrednictwem
chromosomów płci otrzymują taką samą ilość genów od
ojca i od matki.

• Pokrewieństwo pomiędzy dziadkami i wnukami

nie jest już takie oczywiste. Do gamety nie musi

trafić równa liczba chromosomów „babcinych” i

„dziadkowych”. Jest kwestią przypadku, które

chromosomy trafią do której gamety.

Hipotetycznie może zdarzyć się sytuacja, kiedy

do gamety nie trafi żaden chromosom po babci,

ale wszystkie po dziadku. Jest to jednak mało

prawdopodobne, aby na 23 chromosomy (jak u

człowieka) żaden nie był po babci.

• Najbardziej prawdopodobna jest sytuacja, gdy

połowa chromosomów w nowej gamecie będzie

pochodziła od babci, a połowa od dziadka.

Jest to

jednak tyko prawdopodobieństwo

.

• Inna rzecz, że podczas mejozy nie ma już

„czystych” chromosomów „babcinych” i

„dziadkowych”. Ich geny wymieszały się podczas

crossing-over.

Pokrewieństwo w linii

bocznej

• Pokrewieństwo w linii bocznej

– pokrewieństwo

pomiędzy rodzeństwem, półrodzeństwem,
kuzynostwem itp.

• Tak spokrewnione osobniki nie przekazują sobie

genów. Mają więcej genów wspólnych niż
przeciętnie w populacji, ponieważ przy tworzeniu
gamet (z których powstały) chromosomy
wylosowane były z tych samych komórek
rodzicielskich.

• Pokrewieństwo jest tylko hipotetyczne. Podczas

losowania chromosomów do gamet może zostać
wylosowany taki sam zestaw chromosomów, ale
może być też zupełnie inny.

• Jest najbardziej prawdopodobne, że

podczas powstawania dwóch osobników

będących pełnym rodzeństwem

identyczna będzie połowa informacji

genetycznej zaczerpnięta od ojca i

połowa od matki. W sumie

podobieństwo genetyczne wyniesie

50%. Ale teoretycznie mogą być też pary

rodzeństwa wcale nie spokrewnione w

sensie genetycznym lub takie, które są

spokrewnione w 100% (są identyczne

genetycznie tak jak bliźnięta

jednojajowe).

Współczynnik pokrewieństwa w linii prostej





5

,

0

R

n

XA

Gdzie:
R

XA

– współczynnik pokrewieństwa pomiędzy probantem X, a

jego
przodkiem A
n - liczba pokoleń dzieląca probanta X od jego przodka A

Współczynnik pokrewieństwa w linii

bocznej











5

,

0

R

n

n

Y

x

XY

Gdzie:
R

XY

– współczynnik pokrewieństwa między osobnikami X i Y

spokrewnionymi przez wspólnego przodka A
n

X

– liczba pokoleń dzieląca wspólnego przodka A od

osobnika X
n

Y

- liczba pokoleń dzieląca wspólnego przodka A od

osobnika Y

Inbred

• Inbred – hodowla krewniacza, wsobna

• Osobnik jest zinbredowany, wtedy, gdy jego

rodzice są ze sobą spokrewnieni.

• Genetyczny efekt kojarzenia krewniaczego, to

większa homozygotycznść potomstwa niż wynosi

przeciętna homozygotyczność w populacji.

• Jeżeli kojarzymy osobniki spokrewnione, czyli

podobne genetycznie pod względem składu

alleli, to znaczy, że w zygocie spotkają się allele

podobne z podobnymia. Doprowadzi to do

powstawania dużej liczby układów

homozygotycznych

Współczynnik inbredu

• Współczynnik inbredu mówi, o ile większa jest

homozygotyczność osobnika pochodzącego z

kojarzenia krewniaczego w porównaniu z

przeciętną homozygotycznością w populacji





























F

1

5

,

0

F

A

1

n

n

X

o

m

Gdzie:
F

X

– inbred probanta X, spowodowany

spokrewnieniem jego rodziców przez osobnika A
n

m

– liczba pokoleń dzieląca osobnika A od matki

probanta
n

o

– liczba pokoleń dzieląca osobnika A od ojca

probanta
F

A

– inbred osobnika A – wspólnego przodka matki i

ojca

Pokrewieństwo z uwzględnieniem

zinbredowania

Pokrewieństwo w linii

prostej























F

1

F

1

n

X

A

XA

5

,

0

R

Gdzie:
R

XA

– pokrewieństwo pomiędzy osobnikiem X i jego

przodkiem A
n – liczba pokoleń dzieląca osobnika X i A
F

A

– inbred przodka A

F

X

– inbred probanta X

Pokrewieństwo w linii

bocznej

R

F

1

F

1

F

1

5

,

0

Y

X

ny

nx

A

XY

























































Gdzie:
R

XY

– współczynnik pokrewieństwa pomiędzy osobnikami X i Y,

n

X

– liczba pokoleń dzieląca osobnika X od wspólnego przodka

A,
n

Y

– liczba pokoleń dzieląca osobnika Y od wspólnego przodka

A,
F

A

– współczynnik inbredu wspólnego przodka A,

F

X

– współczynnik inbredu osobnika X,

F

Y

– współczynnik inbredu osobnika Y.

Depresja inbredowa

• U osobników zinbredowanych możemy

zaobserwować wystąpienie tzw.

depresji

inbredowej

. Depresja ta może się ujawnić , ale nie

musi. Polega ona na mniejszej żywotności
dotkniętych nią osobników.

• Depresja inbredowa może wynikać z ujawniania się

w układach homozygotycznych recesywnych genów
letalnych. Obserwowane jest także zjawisko
mniejszej plastyczności osobników
homozygotycznych w zmieniającym się,
niekorzystnym środowisku.

• Z powodu depresji inbredowej hodowla zwierząt w

pokrewieństwie może nastręczać wiele trudności.

Heterozja

• Zjawiskiem odwrotnym do depresji

inbredowej jest

heterozja czyli wybujałość

mieszańców

.

• Dotyczy ona osobników o znacznym stopniu

heterozygotyczności. Organizmy takie
cechują się z reguły większą żywotnością,
odpornością na stres i choroby, a osobniki
hodowlane także lepszą użytkowością. Z
tego powodu zjawisko heterozji jest bardzo
często wykorzystywane w hodowli zwierząt.

Dobór jednorodny

• Hodowla na linię

– hodowla w celu zachowania w

populacji genotypów osobników wybitnych,
unikalnych. Kojarzenia prowadzimy tak, aby
uzyskać jak największą liczbę osobników, jak
najbardziej spokrewnionych z wybitnym przodkiem.
W ten sposób zachowujemy nie tylko addytywną
ale i nieaddytywną część wartościowego genotypu.

• Hodowla wyspecjalizowanych linii wsobnych

– linie

takie są wykorzystywane w badaniach
laboratoryjnych, a także w hodowlach użytkowych.
Skrzyżowanie dwóch różnych linii wsobnych może
prowadzić do uzyskania dużego efektu heterozji

Dobór jednorodny

• Hodowla w małych populacjach

– kojarzeń

krewniaczych nie można uniknąć w małych
populacjach, gdzie praktycznie każdy
osobnik jest spokrewniony z każdym.
Dotyczy to zamkniętych populacji ludzkich,
zwierząt w ogrodach zoologicznych,
gatunków wymierających, ginących,
wypieranych ras prymitywnych,
hodowanych w populacjach
zachowawczych. Kojarzenia prowadzimy w
ten sposób, aby inbred był jak najmniejszy.

Dobór niejednorodny -

krzyżowanie

• W celu adaptacji obcych genów w populacji

– Krzyżowanie

uszlachetniające

– stosowane jest

wtedy, gdy istniejąca populacja zasadniczo spełnia

nasze oczekiwania. Zamierzamy poprawić tylko jedną

cechę bądź zespół cech związanych np. z rozrodem, a

nie możemy tego zrobić w oparciu o posiadaną pulę

genetyczną. Wówczas jedno- lub kilkakrotnie

krzyżujemy wszystkie samice z populacji z samcami

innej populacji. Stosujemy tzw. „dolew krwi”.

– Krzyżowanie

wypierające

– stosowane wtedy, gdy

chcemy zastąpić jedną rasę inną. Wówczas przez

wiele pokoleń wszystkie samice wypieranej rasy

krzyżujemy z samcami rasy wypierającej.

– Krzyżowanie rasotwórcze – stosujemy wtedy, gdy

żadna istniejąca rasa nie odpowiada naszym

oczekiwaniom. Wówczas przez wiele pokoleń

krzyżujemy osobniki różnych ras i poddajemy je

ostrej selekcji aż do uzyskania zadowalającego

efektu.

• Krzyżowanie adaptujące może przebiegać także w

populacjach dzikich bez udziału człowieka.

• W celu wykorzystania efektu heterozji

– Krzyżowanie międzygatunkowe
– Krzyżowanie międzyrasowe
– Krzyżowanie linii zinbredowanych

• szczytowe
• międzyrasowe
• w obrębie rasy

• W celu zoptymalizowania doboru linii zinbredowanych

analizowana jest ogólna i szczególna zdolność

kombinacyjna rozpatrywanych linii.

• Ogólna zdolność kombinacyjna

– średni efekt

krzyżowniczy uzyskany z kojarzenia analizowanej linii z

różnymi innymi liniami zinbredowanymi.

• Szczególna zdolność kombinacyjna

– średni efekt

krzyżowniczy uzyskany z kojarzenia dwóch konkretnych

linii wsobnych.

Dobór niejednorodny -

krzyżowanie

Średni współczynnik

spokrewnienia

i inbredu w populacji

• Średni współczynnik spokrewnienia –

należy sumę wszystkich współczynników
spokrewnienia w populacji podzielić
przez liczbę porównań.

• Średni współczynnik inbredu – należy

podzielić sumę wszystkich
współczynników (w tym również tych,
których wartości wynoszą zero)przez ich
liczbę.