Biến dị số lượng và tính di truyền

Nhiều đặc điểm quan trọng, từ chiều cao đến năng suất, biến đổi liên tục vì chúng được định hình bởi nhiều gen có ảnh hưởng nhỏ cùng với môi trường; di truyền học số lượng mô tả sự biến đổi này bằng thống kê và đặt câu hỏi về mức độ di truyền của nó.

Definition

Tính di truyền là tỷ lệ phương sai kiểu hình của một đặc điểm trong một quần thể cụ thể do sự khác biệt di truyền giữa các cá thể, là đại lượng trung tâm mô tả mức độ di truyền mạnh mẽ của một đặc điểm liên tục.

Scope

Chủ đề này bao gồm mô hình đa gen của các đặc điểm liên tục, sự phân chia phương sai kiểu hình thành các thành phần cộng gộp, trội và môi trường, sự phân biệt giữa tính di truyền theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp, phương trình của nhà chọn giống và đáp ứng với chọn lọc, cũng như việc sử dụng sự tương đồng giữa các cá thể có quan hệ họ hàng để ước tính các thông số di truyền. Nó đề cập đến cấu trúc thống kê của biến dị số lượng; việc xác định vị trí của các locus đóng góp được xử lý trong chủ đề liền kề.

Core questions

• Làm thế nào một đặc điểm biến đổi liên tục có thể được giải thích bằng các gen Mendel rời rạc?
• Phương sai kiểu hình được phân chia thành các thành phần di truyền và môi trường như thế nào?
• Sự khác biệt giữa tính di truyền theo nghĩa rộng và nghĩa hẹp là gì?
• Phương trình của nhà chọn giống dự đoán đáp ứng của một đặc điểm đối với chọn lọc như thế nào?

Key concepts

• Di truyền đa gen và mô hình vô hạn
• Phương sai kiểu hình, di truyền và môi trường
• Tính di truyền theo nghĩa rộng so với nghĩa hẹp
• Phương trình của nhà chọn giống và đáp ứng chọn lọc
• Sự tương đồng giữa các cá thể có quan hệ họ hàng

Mechanisms

Biến dị liên tục phát sinh khi nhiều locus, mỗi locus có một hiệu ứng cộng gộp nhỏ, đóng góp vào một đặc điểm mà sự phân bố của nó được làm mịn thêm bởi biến dị môi trường; phương sai di truyền cộng gộp xác định mức độ con cái giống cha mẹ được chọn một cách có thể dự đoán được, đó là lý do tại sao tính di truyền theo nghĩa hẹp chi phối đáp ứng với chọn lọc.

Clinical relevance

Di truyền học số lượng là động lực của việc chọn giống cây trồng và vật nuôi thông qua chọn lọc trên biến dị di truyền, và các ước tính tính di truyền định hình việc giải thích các đặc điểm và bệnh phức tạp ở người, mặc dù các ước tính này mang tính đặc thù của quần thể và môi trường và không ngụ ý rằng một đặc điểm là không thể thay đổi.

History

Bài báo năm 1918 của Fisher đã dung hòa biến dị liên tục được nghiên cứu bởi các nhà sinh trắc học với di truyền Mendel bằng cách chỉ ra rằng nhiều gen có hiệu ứng nhỏ tạo ra một phân bố chuẩn, đặt nền móng cho di truyền học số lượng; Wright, Falconer, và sau này là Lynch và Walsh đã phát triển khung phân tích thành phần phương sai và đáp ứng chọn lọc.

Key figures

• Ronald Fisher
• Sewall Wright
• Douglas Falconer
• Michael Lynch

Seminal works

• fisher1918
• falconerMackay1996

Frequently asked questions

Nếu một đặc điểm có tính di truyền cao, điều đó có nghĩa là môi trường không quan trọng phải không?

Không. Tính di truyền đo lường tỷ lệ biến dị giữa các cá thể trong một quần thể nhất định do sự khác biệt di truyền; một đặc điểm có thể có tính di truyền cao nhưng vẫn bị môi trường định hình mạnh mẽ, và việc thay đổi môi trường có thể làm dịch chuyển toàn bộ quần thể.

Làm thế nào nhiều gen có thể tạo ra một phân bố hình chuông mượt mà của một đặc điểm?

Khi nhiều gen mỗi gen bổ sung một lượng nhỏ và kết hợp với các hiệu ứng môi trường ngẫu nhiên, nhiều sự kết hợp có thể xảy ra sẽ tổng hợp thành một phân bố gần như chuẩn, đó là lý do tại sao các đặc điểm đa gen biến đổi liên tục thay vì theo các lớp rời rạc.