Další genetické parametry
doc. Ing. Tomáš Urban, Ph.D.
urban@mendelu.cz
Genetika kvantitativních znaků
- koeficent opakovatelnosti
- genetické korelace
Koeficient opakovatelnosti
Opakované měření stejné vlastnosti na stejném jedinci v
průběhu jeho života (nejlépe za stejných podmínek) →
podobnost měření je závislá na velikosti genetické
determinace.
Koeficient opakovatelnosti udává podíl proměnlivosti
zapříčiněný genetickými rozdíly z celkové fenotypové
proměnlivosti.
– Na stejném místě (prostorové opakování, topografická)
– Opakování v časovém období (s věkem)
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 1
Zdroj proměnlivosti mezi jedinci
Zdroj proměnlivosti mezi měřeními
u jedince
Měření jsou rozdílná → vlivy
dočasné jsou různé
Měření jsou podobná → vlivy stálé
jsou stejné
rop je horní hranicí h2
Př.: U 250 prasnic ve velkochovu byly sledovány počty
všech narozených selat za jejich první čtyři vrhy.
Vypočítejte odhad koeficientu opakovatelnosti této
užitkové vlastnosti včetně jeho střední chyby.
Proměnlivost SS df MS složení MS
Mezi skupinami jedinců mezi
prasnicemi (a)
1681,99 dfa = p – 1 = 249 6,777
Uvnitř skupin (e) 3044,25 dfe = n - p = 750 4,059
Celková (c) 4756,24 dfc = n – 1 = 999 p
= 250 počet prasnic
n = 1000 počet sledovaných vrhů
k = 4 počet opakování u jedné prasnice, zde platí: k = n0 vážený počet potomků
Odhad variance genetické:
Odhad variance fenotypové:
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 2
Výpočet odhadu intraklasního koeficientu korelace
ρ =rop - koeficientu opakovatelnosti:
To estimate variances with the repeatability model, REML, was
used.
Yijkl is milk, fat, or protein yield with twice daily milking and
complete records of length 240 to 305 d for cow k in herd-year
i, calving month j, and lactation l;
HYi is effect of herd-year i;
Mj is effect of calving month j ;
xijkl is the cow age at calving;
ak is additive genetic effect of cow k;
pk is the permanent environmental effect of cow k;
b1 and b2 are the partial regression coefficients for linear and
quadratic effects of age at calving;
eijkl is random residual associated with each record.
Heritability and Repeatability for Milk Production Traits of Japanese Holsteins from an
Animal Model. Suzuki M., Van Flack L.D., 1994, J Dairy Sci 77:583-588
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 3
Význam rop
Určuje horní hranici koeficientu heritability (obsahuje i
vlivy dominance a interakce genů,navíc i složku stálých
vlivů prostředí a interakci genů a prostředí.
Pro odhad není nutné mít skupiny příbuzných jedinců.
Upřesňuje stanovení skutečně geneticky podmíněné
užitkové hodnoty (odhad genotpové dochylky).
Pro výpočet odhadu koeficientu heritability.
Zpřesnění účinnosti selekce.
Fenotypové, genetické, genotypové
a paratypové korelace
Vztahy mezi vlastnostmi
• pozitivní – zvýšením jednoho znaku se zvyšuje
i druhý
• negativní – zvýšením jednoho znaku se snižuje
druhý
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 4
Fenotypová korelace
- závislost mezi pozorovanými hodnotami Px a Py
je daná kombinací závislostí genotypových
hodnot a účinků prostředí;
- korelační páry = dvojice měření znaku x a znaku
y u téhož jedince;
rP
rPxPy
Genotypová a genetická korelace
genotypová = závislost mezi genotypovými
hodnotami znaků x a y;
rG;
rGxGy;
genetická = závislost aditivních hodnot obou znaků –
častější;
vyjadřuje rozsah, ve kterém dvě měření odrážejí, co je
geneticky stejná vlastnost
(délka křídel : délka thoraxu = délka těla r = 0,75)
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 5
Paratypová korelace
Prostřeďová korelace
Závislost mezi efekty prostředí
rE
rExEy
Ze schématu vyplývá rozklad fenotypové korelace:
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 6
Výpočet korelace
Zohledňuje variance (rozptyly) obou vlastností
a jejich vzájemnou kovarianci:
Zjednodušeně:
Vznik genetickách korelací
Pleiotropní působení genů
= gen ovlivňuje více znaků ve stejném čase
Vazba genů
= geny lokalizovány v jedné vazbové skupině
čím blíže, tím je vazba silnější
není stálá – crossing over
vazba mezi skupinami genů
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 7
• zavedení genů do populace
– ~ dočasné korelace
– dané intenzivním využíváním vybraných jedinců
– Při změně intenzity rozmnožování určitých jedinců
genetické korelace zanikají
– narušení náhodným pářením
Metody odhadu
• metoda korelace křížem
• analýza variance a kovariance
• realizovaná genetická korelace na základě
výsledku selekce
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 8
1. Korelace křížem
- známe hodnotu znaku x, y u rodiče a potomka
XDXM
YD
YM
fenotyp
matek
fenotyp
dcer
Křížová korelace různých
vlastností u matek a dcer
Křížová korelace stejných
vlastností u matek a dcer
2. Analýza variance a kovariance
• Jednofaktorová
• Dvoufaktorová
• u skupin příbuzných jedinců
• Cíl: určit variance a kovariance
genetické a prostřeďové
• Počítáme 2 ANOVY pro 2 vlastnosti a
navíc vypočítat analýzu kovariance
současně pro obě vlastnosti
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 9
součet čtverců
stupně
volnosti součet součinů střední čtverec střední produkt
Zdroj proměnlivosti SSx SSy F SPxy MSx MSy MPxy
- mezi chovy
SSa x =
4,7959
SSa y =
3,6014
fa = k -1 =
7
SPa xy = 2,2283 MSa x = 0,685128
MSa y =
0,514485
MPa xy = 0,318328
- mezi otci uvnitř
chovů
SSo x =
6,1125
SSo y =
12,6068
fo = b – k =
61
SPo xy = 4,4461 MSo x = 0,100204
MSo y =
0,206668
MPo xy = 0,072887
- mezi dojnicemi
uvnitř skupin otců
SSe x =
18,1950
SSe y =
32,5841
fe = n – b =
418
SPe xy =
10,1466
MSe x = 0,043528
MSe y =
0,077952
MPe xy = 0,024274
- celková
SSc x =
29,1034
SSc y =
48,7923
fc = n – 1 =
486
SPc xy =
16,8210
- - Vztah
mezi obsahem bílkovin (x) a tuku (y) v mléce dojnic byl sledován v osmi chovech (k), u
skupin polosester (b). Výpočet odhadu byl proveden u 487 dojnic (n), dcer po 69 otců (b) bez
ohledu na pořadí laktace.
% bílkovin xijk =  + ai + bij + eijk
% tuku yijk =  + ai + bij + eijk
Protože ve skupinách byly různé počty pozorování, tak byl vypočítán vážený počet pozorování n0 = 6,6494.
Správnost výpočtu odhadů korelací je možno ověřit rozkladem fenotypové korelace
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 10
3. Z výsledku selekce
• Realizovaná gentická korelace 2 vlastností na
základě výsledků selekce, podle výše
genetického zisku
– selekční pokus
– selekce v běžných podmínkách
a) Selekční pokus
• ∆GX/YS genetický zisk v selektované části populace
• ∆GX/Y genetický zisk v neselektované části populace
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 11
b) Selekce v běžných podmínkách
• provádíme selekci dle jednoho znaku
• stanovíme dosažený genetický zisk pro oba znaky
• známe-li heritabilitu obou znaků, pak při selekci podle X
Korelovaný selekční efekt
• o kolik se v generaci po selekci na znak X změní znak Y, který
nebyl předmětem selekce
• vlastnosti ve vazbě (skot: mléčné složky)
a) přímá selekce – selekční zisk za jednu generaci lze získat za pomoci vztahu:
b) nepřímá selekce – selekční zisk za jednu generaci lze získat pomocí vztahu
korelovaného selekčního zisku (efektu).
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 12
Příklady genetických korelací
skot rP rG rE
produkce mléka : % tuku -0,26 -0,38 -0,18
prod. mléka v 1 : 2 laktaci 0,40 0,75 0,26
prasata
přírůstek : hřbetní tuk 0,00 0,13 -0,18
přírůstek : výkrmnost 0,66 0,69 0,64
drůbež
hm. těla : hm. vejce 0,33 0,42 0,23
hm. těla : snáška 0,01 -0,17 0,08
Genetika kvantitativních znaků
15/05/2012 13