Genética Quantitativa

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Genética 
Quantitativa
Professora Vanessa 
Disciplina de Genética
Características / Variáveis 
Descontínuas ou qualitativas 
Exemplos: 
sementes lisas x sementes enrugadas 
Presença de chifres x ausência de chifres
Pêlos brancos x ruão x vermelhos...
Contínuas ou quantitativas 
Exemplos:
Produtividade;
Altura;
Peso...
Genética 
 Indivíduos avaliados em condições ambientais opostas às quais está adaptado quase sempre resulta em insucesso, como queda de produção, aumento de mortalidade, despesas...
	Assim, não podemos esquecer que o:
Fenótipo = genótipo + ambiente
	Gado zebuíno (Bos indicus)  adaptado às condições das regiões tropicais e semi-áridas;
	Gado europeu (Bos taurus)  adaptado às condições de zonas temperadas e frias. 
O estudo dos caracteres quantitativos...
As avaliações quantitativas ocorre por estimativa de parâmetros estatísticos;
Os fenótipos são obtidos por mensurações, não havendo possibilidades de se identificar classes fenotípicas distintas; 
Parâmetros estimados: médias, variâncias, coeficientes de regressão, correlação...
A estimativa dos parâmetros genéticos é necessária para: 
	(a) obter informações sobre a natureza da ação dos genes envolvidos na herança dos caracteres sob investigação; 
	(b) escolha dos métodos de melhoramento aplicáveis à população; 
	(c) estimar os ganhos genéticos possíveis de serem obtidos.
Hipótese para fatores múltiplos / poligenes
Fundamentada no fato de que uma característica é influenciada por um grande número de genes, cada qual contribuindo com um pequeno efeito para o fenótipo.
↑o número de genes a segregaçãos fenotípica da F2↑, conforme desenvolvimento do binômio: 
Onde: 
a=alelo efetivo;
b=alelo inefetivo; 
m= alelos segregantes.
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Para um gene com dois alelos (m=2):
Para dois genes com m alelos:
Para dois locos A e B cada um com dois alelos efetivos e dois não efetivos, temos: 
AABB
AaBB
AABb
AaBb
AAbb
aaBb
Aabb
aabb
Teoricamente, desconsiderando o efeito ambiental, com o aumento do número de genes atuando sobre um caráter  aumenta o número de alelos  aumenta o número de fenótipos  reduz a contribuição de cada alelo efetivo. 
Dificuldades no estudo de caractereres quantitativos reside em dois fatores: 
-Número de genes envolvidos;
-Efeito ambiental .
Interações alélicas
Poligenes podem apresentar interações alélicas:
-aditiva
-dominante
-sobredominante
Loco com dois alelos  B1 (efetivo) e B2 (inefetivo)
Populacionalmente  	B1 B1
					B1 B2 
					B2 B2
Analisando o desvio de cada genótipo em relação à média podemos identificar o tipo de interação alélica 
Se:
d=0	 não há dominância/ interação alélica aditiva;(a) valor 0
d=a 	 interação alélica dominância completa; (b) valor 1
d>a	 sobredominância. (c) valor acima de 1
0<d<a 	 interação alélica dominância parcial; (a) valores entre 0 e 1
(a)
(b)
(c)
B2 B2--------------------------- µ ----------- B1 B2 ----------- B1 B1
			 <---------d---------> 
 ------------ -a ----------------------------- +a --------------
Onde:
µ  ponto médio; 
a  afastamento do homozigoto em relação à média; 
d  afastamento do heterozigoto em relação à média. 
1) Interação alélica aditiva 
Cada alelo contribui com um pequeno efeito feotípico;
Para dois genes, com dois alelos (efeitos:iguais e somados).
A1 = B1 = 30 unidades 
A2 = B2 = 5 unidades 
A1 A1 B1 B1 = 120 unidades 
A2 A2 B2 B2 = 20 unidades
B2 B2--------------------------------- B1 B2 -------------------------------- B1 B1
-a µ +a
10 35 60 
d/a=0; 
Aplicação 
(P) 	Genótipos A1A1B1B1 x A2A2B2B2 
Fenótipos 120 unidades 20 unidades
(F1)				A1A2B1B2
				70 unidades 
Geração F2
Genótipos
Frequência(Fe)
Fenótipo (F)
Fe. F
A1A1B1B1
1/16
120
7,500
A1A1B1B2
2/16
95
11,875
A1A1B2B2
1/16
70
4,375
A1A2B1B1
2/16
95
11,875
A1A2B1B2
4/16
70
17,500
A1A2B2B2
2/16
45
5,625
A2A2B1B1
1/16
70
4,375
A2A2B1B2
2/16
45
5,625
A2A2B2B2
1/16
20
1,250
µ=70
Nos programas de melhoramento...
Quando existe interação alélica aditiva, selecionando os indivíduos mais produtivos na geração F2 e realizando intercruzamento:
 A descendência será mais produtiva
2) Interação alélica dominante 
Contribuição é dos locos e não dos alelos;
Para dois genes, com dois alelos.
AA = AA = BB = Bb = 60 unidades 
aa = bb = 10 unidades 
Para o loco B:
bb---------------------------------------------------------------- BB ou Bb
-a µ +a
			10 35 	60 
Como a=d; a relação d/a=1,0
Aplicação 
(P) 	Genótipos AABB x aabb 
Fenótipos 120 unidades 20 unidades
(F1)				 AaBb
				120 unidades 
= a um dos pais, porém sempre diferente a média dos pais. 
Geração F2
Genótipos
Frequência(Fe)
Fenótipo (F)
Fe. F
AABB
1/16
120
7,500
AABb
2/16
120
15,000
AAbb
1/16
70
4,375
AaBB
2/16
120
15,000
AaBb
4/16
120
30,000
Aabb
2/16
70
8,750
aaBB
1/16
70
4,375
aaBb
2/16
70
8,750
aabb
1/16
20
1,250
µ=95
Nos programas de melhoramento...
Quando existe interação alélica dominante, a seleção dos indivíduos mais produtivos não leva, necessariamente, à produção de uma descendência semelhante aos indivíduos selecionados.
-Dificulta a seleção de indivíduos superiores; 
-Descendentes com comportamento inferior aos pais. 
2) Interação alélica de sobredominância 
Os indivíduos heterozigotos apresentam desempenho superior aos dos pais; 
Para dois genes, com dois alelos.
AA = BB = 60 unidades 
aa = bb = 10 unidades 
Aa = Bb = 80 unidades
Para o loco B:
bb---------------------------------------BB-------------------Bb
				-a µ ------ +a --------
		 10 35 60	 80 
					 -------------------------------d-----------------------
Como d=45; 45/25 = 1,8
Aplicação 
(P) 	Genótipos AABB x aabb 
Fenótipos 120 unidades 20 unidades
(F1)				 AaBb
				160 unidades 
≠ a dos pais e superior a do pai com maior média.
Já a é inferior a 
Nos programas de melhoramento...
Na prática é complicado distinguir as interações alélicas de dominância e sobredominância, pois: 
µ da F1 é diferente dos pais e da F2;
a distribuição fenotípica em F2 é assimétrica; 
Descendentes de heterozigotos apresentam média inferior aos próprios pais. 
Importante!!!!
A seleção de indivíduos superiores não é a melhor estratégia e sim a obtenção de HÍBRIDOS, pois apresentam heterozigose ou vigor híbrido. 
Heterose ou vigor híbrido (h) 
Ocorre quando a interação alélica for não aditiva, ou seja, deve existir alguma dominância;
Só há heterose se existir indivíduos heterozigotos; 
A heterose máxima ocorre na geração F1, na F2 a proporção é de 50%, reduzindo em 50% a cada geração de autofecundação.
Heterose
Com o valor da h podemos estimar a média da F2
E de outras gerações:
Aplicação 
(P) 	Genótipos AABB x aabb 
Fenótipos 120 unidades 20 unidades
(F1)				 AaBb
				120 unidades 
Predição da média de um caráter em populações obtidas por cruzamento
Aplicação:
	Com 10 linhagens (k), quantos híbridos duplos (HD) são possíveis?
Dos 630 híbridos duplos, qual o mais promissor?
Solução: utilizar-se da predição da média.
X= (1/2) A+(1/2)B 
Y= (1/2)C+(1/2)D
Híbrido duplo  híbrido simples x híbrido simples  (AxB)x(CxD)
Exploração Avícola
Pintinhos de um dia  híbrido duplo; 
Obtidosdas linhagens avós (AxB) e (CxD);
ABxCD ABCD (híbrido duplo)
A predição de média pode ser utilizada para cruzamento entre duas raças diferentes produzindo os animais mestiços; exemplo: raça holandesa x raça zebuína. 
Vários tipos de cruzamentos  vários tipos de rebanhos.
Tipo de Cruzamento
Tipode rebanho
H x Z
(1/2H+ 1/2Z)
(H x Z) xH
(3/4H+ 1/4Z)
[(H x Z) x H] x H
(7/8H+ 1/8Z)
[(H x Z) x H] x Z
(3/8H+ 5/8Z)
Produção de leite em litro/animal/ano para mestiço e as raças holandesa e zebuína
Plantel
Produção de leite (litro/animal/ano )
Zebu (Z)
Mestiço(HZ)
Holandês (H)
1.582
2.527
2.302
Predição da 2ª geração do rebanho (3/4 H + 1/4 Z):
A estimativa da média de uma população é válida para qualquer caráter quantitativo, mas para isso é necessário:
Que não ocorra interação gênica entre os locos que controlam o caráter;
Que as populações originais – linhagens, variedades , raças...estejam geneticamente estáveis;
Que o híbrido ou mestiço seja explorado nas mesmas condições de ambiente em que os dados dos genitores ou raças foram obtidos. 
Raças Puras
Segundo Lush (1964)  no melhoramento o termo raça pura refere-se à ascendência e não à homozigose; 
Um animal puro sangue (PO ou PC) é aquele que apresenta expressões fenotípicas dentro dos padrões raciais e são obtidos por acasalamentos, por tantas gerações quantas são exigidas pelas normas de registro da raça;
São altamente heterozigóticos, apresentando homozigose nos locos que controlam características morfológicas marcantes. 
Emprego de variância no estudo de caracteres quantitativos.
Na herança quantitativa o número de fenótipos diferentes é grande;
Para definir adequadamente a distribuição de uma característica em uma população devemos saber a média e a variabilidade; 
Estimando os parâmetros citados – verificar-se-á a variabilidade genética existente na população, o controle genético do caráter e o potencial da população para a seleção. 
Variância
É a variabilidade, ou dispersão dos valores em torno da média;
VARIÂNCIA 
DESVIO
Aplicação 
Planilhade dados para o comprimento (cm)de dez cães.
x
x- x
(x– x)2
104
106
103
105
100
104
108
90
101
99
+2
+4
+1
+3
-2
+2
+6
-12
-1
-3
4
16
1
9
4
4
36
144
1
9
Σx=1.020
Σ(x– x)=0
Σ(x– x)2=228
Variância
Conhecendo a variância de uma determinada característica em uma população é possível:
Estimar o número de genes envolvidos na determinação da característica;
	Os coelhos da raça flemish pesam em média 3.600g e os coelhos da raça himalaia, 1.875g. O cruzamento entre animais dessas duas raças produz uma F1 híbrida, com peso intermediário e com um desvio padrão de ±162g. A variabilidade da F2 é maior, o desvio padrão é de ±230g.
Como estimar o número de pares de genes envolvidos na determinação do peso dos coelhos?
Como estimar a média da contribuição de cada alelo?
Se o ambiente não variar muito, o aumento da variância em F2 decorrerá de causas genéticas.
ASSIM...
Número de genes envolvidos (N):
Onde:
D= diferença entre as duas médias parentais; 
b) Supondo que os efeitos de cada um dos genes são iguais  3600 – 1875 = 1725g de variação, atribuídos a 14 pares de genes ou 28 alelos, portanto cada alelo contribui com:
Estimativa da herdabilidade (h2) e ganho com a seleção.
A estimativa de herdabilidade permite antever a possibilidade de sucesso com a seleção, uma vez que reflete a proporção da variação fenotípica que pode ser herdada. 
A herdabilidade varia de 0 a 1;
	Herdabilidade = 0  variação não tem origem genética;
	Herdabilidade = 1  variação fenotípica só depende de variações genéticas;
	Herdabilidade = 0,5  metade de sua variabilidade depende das variações genéticas e, metade, das variações ambientais.
Definições da Herdabilidade de uma característica:
Herdabilidade, sentido amplo = h2a  mede qual fração da variância de uma característica é decorrente do genótipo ( ).
	É útil para definir os papéis do ambiente e da genética nas diferenças individuais.
Herdabilidade, sentido restrito ou aditiva = h2r  mede qual fração da variância de uma característica é decorrente da ação aditiva ( ) simples dos genes.
	A herdabilidade é considerada:
 alta quando > 0,5;
Média quando entre 0,2 – 0,5 
Baixa quando < 0,2.
Alguns exemplos de valores deherdabilidadeconhecidos
Característica
herdabilidade
Produção anual de ovos (galináceos)
Peso corporal de perus (24ªsemana)
Produção de leite (bovinos)
Peso da lã (caprinos)
Qualidade da lã (caprinos)
Espessura do toucinho (suínos)
0,20
0,60
0,45
0,40
0,20
0,50
O objetivo dos programas de seleção é escolher os indivíduos que tenham os valores genotípicos mais altos. A herdabilidade indica a contribuição da variação dos valores genotípicos em relação à variância fenotípica. 
Estimar o Ganho de Seleção (GS)
Na geração F2 uma vez que esta população apresenta variabilidade genética; 
Com o objetivo de obter uma nova população em que o peso médio dos animais seja maior do que o da F2 ;
Exemplo: 
	Numa determinada população, na geração, o peso médio dos animais foi de 266g, e o intervalo de variação foi de 160 a 390g.
	Suponhamos que serão selecionados todos os animais cujo peso médio seja de 350g ou mais. 
Qual será o peso médio da nova população (Mm ) descendente dos indivíduos selecionados?
Em outras palavras, qual será o progresso genético (GS)?
Mm = Mo + GS 
MS = somatório dos valores de peso para os indivíduos selecionados/ número de indivíduos. 
Média da população que será submetida à seleção
Diferencial de seleção:
ds = Ms – Mo
Ganho de seleção (GS):
GS = h2 x ds
Média da população melhorada é:
Mm = Mo + GS 
Ganho percentual esperado:
GS%= GS / Mo x 100
 
Exercícios: 
A partir do cruzamento de animais da raça Nelore com as da raça Holandesa, foram obtidos os seguintes resultados para o número de carrapatos / animal:
Raça Nelore 	x 	Raça Holandesa
		2 carrapatos /animal 		30 carrapatos / animal
				 Mestiços 
				16 carrapatos / animal 
				 Bimestiços 
				16 carrapatos / animal 
	Observou-se que entre os 2000 descendentes bimestiços, apenas dois apresenaram três ou menos carrapatos/animal e que também dois mostraram cerca de trinta carrapatos/animal. Desconsiderando o efeito ambiental na expressão do caráter, pede-se:
Qual o tipo de interação gênica está envolvido no controle desse caráter?
Qual o número de genes que controla o caráter?
Qual a contribuição de cada alelo efetivo? Quais os genótipos dos genitores e dos mestiços?
Identifique todos os fenótipos possíveis entre os bimestiços colocando a frequência de cada um deles.
Quantos animais com o mesmo número de carrapatos dos mestiços ocorrem entre os 2000 descendentes?
2) Considerando que a produção de leite em bovinos seja controlada por 10 genes – na realidade esse número deve ser bem maior -, qual seria o número mínimo de descendentes necessários na geração F2 para se obter 20 fêmeas com a máxima produção, a partir do seguinte cruzamento e considerando que ocorre apenas interação aditiva?
		touros			x		vacas
AABBccddeeFFgghhIIjj			aabbCCDDEEffGGHHiiJJ
3) Em frangos de corte, uma linhagem A apresenta ganho de peso diário de 30g, enquanto a linhagem B possui ganho de 50g/dia. Se a diferença dos ganhos de peso se deve a oito genes de efeitos iguais, pergunta-se:
Qual a proporção de cada fenótipo na geração F2 proveniente do cruzamento das duas linhagens, admitindo que a interação alélica seja somente aditiva?
Qual seria a resposta do item a se a interação alélica fosse somente de dominância?
 Represente graficamente as distribuições fenotípicas da geração F2 para os dois tipos de interações alélicas. 
4) O peso final de abate aos 33 meses para novilhos das raças Santa Gertrudis e Hereforde de seu mestiço estão apresentados no quadro a seguir:
Qual será o peso médio esperado em animais bimestiços?
Se um melhorista desejasse fazer seleção de animais visando à obtenção de rebanhos com maior peso de abate aos 33 meses, o que seria preferível, partir do plantel mestiço ou bimestiço? Justifique. 
Quais cruzamentos deveriam ser realizados para se obter plantéis
	[3/4 H, 1/4 SG]; [5/8 H, 3/8 SG] e [7/8 H, 1/8 SG]?
d) 	Quais seriam os pesos médios esperados para os animais desses plantéis?
RAÇAS
PESO (Kg)
SantaGertrudis(SG)
Mestiço (SG x H)
Hereford(H)
175,34
216,67
177,89
5) Cinco linhagens de aves de corte de uma empresa de melhoramento foram cruzadas duas a duas em todas as combinações, sendo obtido os resultados dos pesos dos animais (g/animal) aos 50 dias apresentados a seguir:
Pede-se:
Qual o número possível de híbridos duplos com essas linhagens?
Quais linhagens devem ser cruzadas para se obter o melhor híbrido duplo?
Linhagens
A
B
C
D
E
A
B
C
D
E
1,3
2,4
1,0
2,8
2,0
0,9
2,0
2,3
2,2
1,4
1,8
1,6
1,8
1,7
1,6
Gráfico6
	1
	3
	3
Genótipo
Efeito
Plan1
	aa	1
	Aa	3
	AA	3
Plan1
	
Genótipo
Efeito
Plan2
	
Plan3
	
Genótipo
Efeito
	
	
Gráfico8
	1
	3
	2
Genótipo
Efeito
Plan1
	aa	1
	Aa	3
	AA	2
Plan1
	
Genótipo
Efeito
Plan2
	
Plan3
	
Genótipo
Efeito
	
	
Gráfico7
	1
	2
	3
Genótipo
Efeito
Plan1
	aa	1
	Aa	2
	AA	3
Plan1
	
Genótipo
Efeito
Plan2
	
Plan3
	
Genótipo
Efeito