Proč kvantitativní genetika a šlechtění?

V této kapitole jsou k promýšlení vybrány hlavní body, které zkráceně a zhuštěně popisují problematiku základů genetiky, genetiky kvantitativních znaků, historické pozadí genetického pohledu na evoluci a šlechtění, obecné principy šlechtění, teorie selekce  – problematik, které byly hluboce studovány v jiných předmětech.

Projev většiny vlastností je ovlivněn mnoha geny a faktory prostředí. Kvantitativní genetika se stala hlavním paradigmatem pro analýzy fenotypové proměnlivosti a evoluce. Hlavní principy kvantitativní genetiky byly navrženy nezávisle R. Fisherem (1918) [který zavedl koncept rozčlenění složek variance, na které je založen princip analýzy variance a měl vliv na vývoj metod  pro experimenty a testování hypotéz] a S. Wrightem (1921) [metoda úsekových koeficientů]. Praktické aplikace této teorie začaly až v 50. letech a to výlučně v zemědělství. Přičemž se až dodnes liší přístupy analýz a designu experimentů pro rostliny a živočichy. Ty sloužily jako teoretický základ pro šlechtění rostlin a živočichů na celou polovinu 20. století (Lush 1937, Hanson a Robinson 1963, Mayo 1980, Henderson, Gianola a Hammond 1990, Falconer a Mackay 1996).

V 70. a 80. letech začali evoluční biologové plně využívat kvantitativní genetiku jako hlavní nástroj v teoretických a empirických analýzách. Kvantitativní genetika si také našla své místo v analýzách genetických nemocí u lidí.

Postupně se vyvinuly tři hlavní směry uplatnění:

1. kvantitativní genetika v evoluční biologii (Russell Lande v 70. a poč. 80. let, Barton a Turelli 1989, Boake 1994)
2. šlechtění zvířat – vývoj nových metod odhadu plemenné hodnoty (pro identifikaci elitních jedinců v selekčních programech) a odhady komponent variance – Charles Henderson v 60. – 70. letech, D. Gianola, R. Fernando, M. Grossman, …)
3. v poslední době vede rozvoj v molekulární genetice k vývoji nových metod pro detekci, lokalizaci a charakterizaci lokusů kvantitativních vlastností (QTL). V budoucnu se očekává, že dojde k integraci přístupů studia živých organizmů mezi kvantitativní a molekulární genetikou.

Je kvantitativní genetika „mrtvá“? -> zatím NE

• je však třeba opustit některé předpoklady, jako např. jednoduchou představu, že kvantitativní vlastnosti jsou podmíněny pouze velkým počtem lokusů s malým aditivním účinkem;
• kvantitativní genetika se začíná zaměřovat na vlastnosti determinovanými malým počtem lokusů, neaditivními genetickými efekty, nemendelistickou genetikou, …
• očekává se začlenění genetických detailů o komplexních vlastnostech od molekulární a vývojové biologie.

Výzkum v genetice a ve šlechtění zvířat

Výzkum v oblasti genetiky a šlechtění zvířat je zaměřen na identifikování biologické role genetických faktorů ve funkci zvířat a navrhuje optimální schémata pro dlouhodobou selekci.
Tento výzkum může být rozdělen do následujících oblastí:

1. Šlechtitelské cíle: definování žádoucích genotypů zvířat pro užitkové vlastnosti v daných produkčních podmínkách.
2. Genetické analýzy: odhadování genetických parametrů popisujících příspěvek genetických faktorů k variabilitě užitkovosti a předpovězení genetické hodnoty jedinců pro selekci. 
3. Mapování genomu: identifikování a studium role jednotlivých genů.
4. Biologické aspekty: charakterizování biologického pozadí genetických rozdílů mezi zvířaty.
5. Šlechtitelská schémata: návrh (design) selekčních schémat zaměřených na genetický zisk a udržení genetické variability.

ad 1. Výzkum šlechtitelských cílů je zaměřen na identifikaci vlastností a určení jejich relativní důležitosti (ekonomické váhy) pro fungování zvířete za různých produkčních podmínek. Dochází k integrování znalostí a úrovni genetických a biologických vztahů v jedinci, mezi jedinci a vztahů zvířat k prostředí v chovech.

ad 2. Genetické analýzy experimentální dat a komerčních populací poskytují porozumění významu genetických a prostřeďových faktorů ve vývoji užitkovosti zvířat. Příspěvek genetických faktorů může být měřen jako genetická variance a genetická korelace mezi vlastnostmi. Vývoj v oblasti statistiky a výpočetní techniky umožňuje více realistické modelování a analýzy vlastností. Využívají se například metody Markovových řetězců Monte Carlo v segregačních a vazbových analýzách, nelineární modely v analýzách přežití, modelování heterogenity variance atd.

ad 3. Molekulární genetika hraje důležitou roli v mapování genomů a také např. v produkci geneticky modifikovaných jedinců. Design a analýza těchto experimentů vyžaduje výzkum a vývoj jak kvantitativní, tak i molekulární genetiky. Kvantitativní genetika se zabývá výzkumem designu experimentů a vývojem analytických metod. Výzkum molekulární genetiky je zaměřen na mapování genů a studium funkčních vztahů mezi nimi. Identifikace genů zodpovědných za genetické rozdíly byly úspěšné prozatím jen v omezeném počtu případů, ale úspěchy se očekávají s dokončením mapování a určením funkčních vztahů. Identifikace polymorfizmů ve funkčních genech nabízí příležitost studia genové regulace a exprese (funkční genomika), a také studium fyziologických rozdílů mezi zvířaty s různými genotypy. Perspektivní oblastí je také tvorba transgenních zvířat. Jejich využití je prozatím omezené.

ad 4. Získání lepšího porozumění rozdílům v užitkovosti mezi jedinci s různou genetickou hodnotou nebo genotypem, je nutné detailněji studovat biologickou stránku vlastností. Lepší porozumění fyziologickým důsledkům genetických rozdílů přispěje ke zlepšení strategií selekce, protože se šlechtitelé vyhnou negativním efektům selekce a zlepší selekční kritéria.

ad 5. Výzkum šlechtitelských schémat je zaměřen na hledání optimální rovnováhy mezi genetickým ziskem a uchování genetické variability u vlastností zvířat kontrolujících zdraví, reprodukci, produkci a její kvalitu.

 

Aktualizováno: 16.10.2008