Polygeny a geny velkého účinku

Rozlišení mezi diskrétními polymorfními vlastnostmi, které vykazují mendelistickou dědičnost, a kvantitativními vlastnostmi je ve velikosti efektu jednoho lokusu na vlastnost ve vztahu k ostatním zdrojům proměnlivosti (tj. ostatní lokusy a vliv prostředí). Jednoduchý mendelistický polymorfizmus je dán jedním genem velkého účinku (major gen), který je odpovědný za většinu fenotypové variance vlastnosti. Kvantitativní vlastnost je určen variancí způsobenou několika až mnoha lokusy a prostředí. Geny, které přispívají malým množství k variabilitě, se nazývají geny malého účinku (minor geny) a jejich efekt je kontinuální, od velmi malého až po větší účinek.

DNA v buňkách obsahují informace pro syntézu proteinů, které tvoří stavební bloky s biologickou funkcí. Každý protein je zapsán v malé části DNA, která se nazývá gen. Různí jedincí mohou mít různé varianty genů, které vedou k různým variantám proteinů, různým biologickým funkcím a tedy genetickým rozdílům mezi jedinci.
Každý jedinec má dvě kopie každého genu – každá od jednoho rodiče – avšak některé jsou výhodnější, některé méně. Šlechtitelé chtějí vybrat ty výhodnější, aby získali geneticky nejziskovější zvířata.

Jestliže známe, jaké varianty nese konkrétní zvíře, pak je docela snadné využít užitkovost zvířete pro určení, která je žádoucí alela sledovaného genu. Avšak když užitková vlastnost je podmíněna dvěma geny, je více obtížné využít užitkovost zvířete, aby se určila žádoucí alela každého genu.

 

 

 

Klasické genetické metody hodnocení genetické úrovně jedince, jako selekční index a BLUP, předpokládají, že užitkové vlastnosti jsou podmíněny mnoha geny s malým účinkem (aditivní působení). Takové geny se často nazývají polygeny - předpoklad pro infinitesimální model.

Více se v současné době zajímáme hledáním genů, které mají významnější vliv na vlastnosti důležité z ekonomického hlediska. Tyto geny se nazývají geny kvantitativních vlastností (QTG) nebo geny velkého účinku. Pokud máme jen důkaz o genu velkého účinku, ale neznáme jeho lokalizaci, pak se označuje jako lokus kvantitativních vlastností – QTL. Takže se předpokládá, že kvantitativní vlastnost je podmíněna mnoha geny malého účinku a několika málo geny velkého účinku.

Významným odvětvím genetiky populací je genetika kvantitativních znaků a vlastností, která studuje procesy proměnlivosti a dědičnosti u hospodářsky důležitých znaků a vlastností. Pokud budeme uvažovat všechny negenetické faktory jako vlivy prostředí, můžeme fenotyp vyjádřit základní rovnicí P = G + E, kde G je složka genotypová a E (angl. environment) složka prostředí. Podstatou genetiky je snaha o oddělení těchto dvou složek různými biometrickými metodami, což je následně využíváno ve šlechtění při odhadu genetických hodnot jedinců i populací.

Využití polygenů v selekci

Chceme selektovat zvířata s nejlepšími alelami genů, protože zanechají po sobě potomstvo s lepší užitkovostí. To platí pro geny velkého i malého účinku. Ale metody využívané pro polygeny jsou založeny na výběru podle pozorovaných fenotypových hodnot a to je docela efektivní pro vybrání nejlepších genů. Příbuzní mají část svých genů stejné. Pak lze vyvodit, jak nám užitková hodnota příbuzných jedinců vypovídá o kvalitě genů toho zvířete. Užitkovost příbuzných jedinců nám pomůže odhadnout hodnotu jeho genů. Větší příbuzenské vzdálenosti způsobí menší podíl stejných genů. Metoda takového genetického hodnocení se nazývá BLUP, která hodnotí pozorované hodnoty jedinců a jejich příbuzných, aby získala nejlepší odhady plemenné hodnoty. Selekce založená na plemenné hodnotě nezahrnuje geny velkého účinku, které nejsou touto metodou detekovatelné. Pokud lze určit jednotlivé geny velkého účinku, lze jít dále za jednoduchý BLUP.

Vysvětlení genů velkého účinku pomocí genetických markerů

Přímé použití genů s určenou hodnotou může vést k rychlejšímu genetickému pokroku. To umožní genetické markery, které jsou definované jako úseky DNA bez funkce a bez vlivu na užitkovost. Jsou však snadno detekovatelné v laboratořích a tak lze říci, kterou alelu každého genetického markeru zvíře nese.

Nepřímý genetický marker je ve vazbě s QTL. Vyhledání těchto markerů vyžaduje dobře naplánovaný experiment. Vazba konkrétní alely markeru a QTL je neustále ohrožována rekombinacemi – funkcí vzdáleností mezi lokusy. Pro práci s nepřímými markery je potřeba provádět rodokmenovou analýzu a mít k dispozici změřené užitkové vlastnosti.

Je-li marker lokalizován přímo v QTL, pak již nejsou rekombinace problémem. Potřebujeme pouze změřit užitkové vlastnosti.

Závěr

Většina užitkových vlastností je ovlivněna mnoha geny, ale některé z těchto genů se mohou podílet větší mírou na variabilitě těchto vlastností. Moderní selekční metody jsou založeny na využívání variability genů s malým účinkem (polygeny) – aditivní genetická variabilita, která se používá pro odhad PH. Genetické markery jsou nyní využívány k detekci a vysvětlení genů velkého účinku (QTL). Uvažuje se také o jejich zařazení jako jeden z nástrojů ve šlechtění.

 

Aktualizováno: 03.02.2015