Pokud je křížení mezi dvěma geny vzácné, pak je jejich vazba považována za silnou a naopak, pokud k křížení dochází často, je vazba slabá. K měření adhezní síly se rostlina nebo zvíře heterozygotní pro spojené geny zkříží s dvojitou recesí a do potomstva se započítá počet jedinců, ve kterých jsou oba geny v původní kombinaci (ne-crossovery) a počet jedinců s novou kombinací (crossovery). Frekvence výskytu crossovers, vyjádřená jako procento z celkového počtu potomků, charakterizuje adhezní sílu analyzovaných genů.
Například v kukuřici určuje gen C přítomnost aleuronové barvy v zrnu, c - nepřítomnost barvy, S - hladký povrch zrna, s - zvrásněný. Křížení dvou homozygotních linií CS / CS a cs / cs v F1 heterozygotů (CS / cs) podle studovaných charakteristik.
Při analýze křížů (CS / cs × cs / cs) byly získány následující výsledky:
Barvená hladká a nenatřená vrásčitá zrna si zachovala rodičovské genové kombinace - jedná se o nepřekřížené, barevné vrásčitá a nenatřená hladká zrna s novými genovými kombinacemi (překřížení) tvoří 301 (149 + 152), tj. 3,6% z celkového počtu potomků. Geny barvy a povrchu jsou tedy spojeny s křížovou rychlostí 3,6%. Vzhledem k tomu, že maximální křížení dosahuje přibližně 50%, můžeme předpokládat, že v našem příkladu je síla genové adheze značná.
Jak vypočítat kvantifikaci genových vazeb
Centrální pozice analýzy vazeb spočívá ve skutečnosti, že měřítkem relativní genetické vzdálenosti mezi dvěma lokusy na chromozomu může být frekvence rekombinace mezi těmito lokusy v důsledku křížení homologních chromozomů v meióze. Čím blíže jsou lokusy na chromozomu umístěny, tím větší je pravděpodobnost, že budou zděděny jako celek (skupina vazeb), s významnou vzdáleností studovaných lokusů (tj. Slabý stupeň vazby), je pravděpodobnější, že se rozptýlí po přechodu přes různé chromozomy.
Frekvence rekombinace mezi lokusy se 1% bere jako jednotka genetické vzdálenosti mezi nimi - 1 centimorganid (cm), což odpovídá průměrně 1 milionu bp Je třeba zdůraznit, že frekvence rekombinací a následně genetická vzdálenost nejsou stejné pro muže a ženy (více pro ženy), pro různé chromozomy, jakož i pro různé části stejného chromozomu („horká místa“ rekombinace) Cantor C, Smith C, 1993, Merette C, Ott J., 1993.
Esence analýza propojení spočívá ve srovnání dědičnosti patologické vlastnosti (choroby) v rodokmenu s dědičností různých polymorfních genetických markerů s přesně známou chromozomální lokalizací. Pokud všichni pacienti nebo jejich významná část v rodině mají, na rozdíl od zdravých, stejnou alelu studovaného markeru, znamená to, že neexistuje rekombinace mezi požadovaným mutantním genem a tímto markerem, tj. o přítomnosti adheze mezi nimi.
Příklad spojky mezi genem autozomálně dominantního onemocnění a určitými genetickými markery je znázorněn na Obr. 30. Pro spolehlivé důkazy o vazbě byl vyvinut speciální matematický aparát Ott J., 1991. Zásadou výpočtu je porovnat pravděpodobnosti hypotéz o přítomnosti a nepřítomnosti vazby s dostupnými rodinnými údaji a vybranou rekombinační frekvencí 9, poměr těchto dvou pravděpodobností (poměr pravděpodobnosti) vyjadřuje šance na a proti spojce. Pro větší pohodlí se používá desetinná logaritmus pravděpodobnosti - Lodball (z anglického logaritmu Kurzů nebo LOD).
Lod = Logio Po / P1 / 2, kde P je pravděpodobnost získané distribuce rodinných dat pro spojené geny s rekombinační frekvencí 9, P je pravděpodobnost takové distribuce pro dva nespojené volně rekombinantní geny (rekombinační frekvence 9 = 1/2). Použití logaritmické formy výpočtu umožňuje přidání Lod-bodů získaných při analýze jednotlivých rodokmenů.
Pro důkaz genetická vazba, hodnota Lod-bodu je +3, což znamená poměr šancí 1000: 1 ve prospěch přítomnosti genetické vazby mezi markerem a sledovanou vlastností. Lod-bod -2 a nižší označuje významný nedostatek adheze, hodnoty Lod-bodu od +3 do -2 jsou, v tomto pořadí, více či méně dohadné, pokud jde o přítomnost adheze, a vyžadují další potvrzení.
Rekombinační frekvence 9, pro které bylo odhaleno maximální Lod skóre, je odrazem nejpravděpodobnější genetické vzdálenosti mezi zkoumanými lokusy; předběžně se odhaduje, že 1% rekombinace ukazuje velmi těsnou vazbu, rekombinační frekvence asi 5% znamená dobrou adhezi a frekvence 10-20% je asi nějaké mírné sevření.
Výpočet bodů Lod zahrnuje použití speciálního počítačového softwaru (program LIPED, softwarový balíček LINKAGE atd.) Lathrop G., Lalouel J., 1984, Ott J., 1991.
- Návrat k obsahu “Neurologie. "
Text vědeckého článku na téma „ÚČTOVÁNÍ PRŮMĚRNÉ OČEKÁVANÉ SPOJKY V BIOMETRICKÉ ANALÝZE KVANTITATIVNÍCH ZNAČEK“
GENETICS, 2015, svazek 51, č. 8, s. 953-962
MATEMATICKÉ MODELY A METODY
ÚČET OČEKÁVANÝCH SPOJEK V BIOMETRICKÉ ANALÝZE KVANTITATIVNÍCH ZNAČEK
© 2015 M. E. Mikhailov
Ústav genetiky, fyziologie a ochrany rostlin, Akademie věd Moldavské republiky,
Kišiněv 2002, Moldavsko e-mail: [email protected] Přijato 30. července 2014
U modelu s aditivní dominantou byl vyřešen problém výpočtu genetických odhadů s očekávanou průměrnou vazbou odpovídající náhodnému uspořádání genů v chromozomech. Comstock - Robinsonovy odhady pro součet čtvercových dominantních účinků, součet čtverečkových aditivních efektů a průměrného stupně dominance jsou upraveny. Wrightův odhad byl také upraven pro počet lokusů kontrolujících kvantitativně variabilitu a rozsah jeho aplikace byl rozšířen. Pro tyto hodnoty jsou odvozeny vzorce, které by v průměru měly eliminovat účinek adheze. Při analýze biometrických údajů pro kukuřici se používají objektivní odhady. Výsledek ukázal, že pravděpodobnější příčinou heterózy v kukuřici je dominance spíše než naddominace, a že několik desítek genů poskytuje většinu účinku heterózy.
Vliv vazby na genetické skóre je dlouhodobým a dosud nevyřešeným problémem biometrické genetiky. Vzhledem k možnému propojení biometrická data často neumožňují jednoznačnou interpretaci a teoretická řešení získaná pro případ nespojených genů se stávají zbytečnými nebo pouze podmíněně užitečnými.
Jedná se především o tak důležité množství, jako je stupeň dominance. Pro případ nespojených genů byla vyvinuta metoda pro odhad průměrného stupně dominance na základě disperzního poměru použitého v klasické analýze. Aplikace této metody na analýzu experimentálních dat je obvykle doprovázena výhradami, že získaná hodnota může být nadhodnocena kvůli vazbě (například 1, 2). Takové odhady mohou mít srovnávací hodnotu ve srovnání, ale samy o sobě jsou neinformativní, protože ukazují pouze horní hranici stupně dominance.
Mezitím je znalost průměrného stupně dominance velmi důležitá pro praktický výběr a pro teorii heterózy. Například kvůli nedostatku nestranných odhadů zůstává otázka reality superdominace stále otevřená. Všimněte si, že problém zkreslujícího vlivu adheze na odhad míry dominance zůstává v analýze kvantitativních znaků metodou molekulárních markerů 4, 5.
Mezi jinými veličinami zaznamenáváme počet lokusů, které ovlivňují hodnotu znaku. Wrightovo skóre
platí také pro případ nespojených genů. Obecně tento odhad neukazuje počet lokusů, ale počet tzv. Účinných faktorů - skupin spojených genů, které se rekombinují jako jeden gen.
Pokřivení zavedené vazbou je v každém případě individuální a závisí na umístění genů zahrnutých do mapy. Pokud uspořádání genů není známo, je nemožné vypočítat korekci vazby, ale je možné odhadnout její nejpravděpodobnější hodnotu, která by se měla očekávat s náhodným uspořádáním. Na základě tohoto předpokladu jsou v této práci odvozeny nezaujaté odhady průměrného stupně dominance a počtu hlavních lokusů. V některých případech mohou být tyto odhady nadhodnoceny, v jiných - podceňovány, ale při jejich hromadném používání by se mělo očekávat, že frekvence případů nadhodnocení a podhodnocení bude přibližně stejná.
EXISTUJÍCÍ ODHADY PRŮMĚRNÉ DOMINACE
U jediného páru alel charakterizuje stupeň dominance projev kvantitativní vlastnosti u heterozygotů. Rovná se nule, když se v heterozygoti objeví striktně mezi nimi kvantitativní vlastnost, rovná jednotě s úplnou dominancí a v případě naddominace překoná jednotu. Matematicky se vyjadřuje jako y / a, kde th je dominantní efekt (nadbytek heterozygotů nad průměrem)
homozygotní hodnota) a - aditivní účinek (poloviční rozdíl mezi homozygoti). Hodnoty a jsou podle definice nezáporné, zatímco hodnoty r mohou mít jakýkoli znak.
V případě heterozygotnosti v mnoha lokusech by nejsprávnějším vyjádřením průměrného stupně dominance bylo Ei / Ea. Ale protože Еа nelze odhadnout biometrickými metodami, v klasické analýze je průměr
pařez dominance vzít
E2 a Ea2 v hybridu F1 lze odhadnout různými způsoby, z nichž nejméně časově náročné, ale zároveň nejméně přesné - odchylkami F2 a zpětných křížů:
Ey2 = 4a2 (B) + a2 (B2) - a2 (E2) - E, (1,1)
kde E je rozptyl prostředí, odhaduje se rozptylem geneticky homogenního materiálu,
A2 (Pi) + A2 (P2) + A2 (F)
Ed2 = 2 a2 (DIF) - 4E, Ea2 = 2a2 (SUM) - 4E.
homozygoti AA a aa. Označujeme k = -1— a
píšeme vzorce pro obecný případ:
Ed2 = ka2 (DIF) - 2kE, Ea2 = ka2 (SUM) - 2kE.
Pro F2, k = 2, pro Fz, k = 4/3, pro populaci bez heterozygotů, například pro sadu rekombinantních inbredních linií (RIL) nebo zdvojených haploidů ^ H), k = 1.
Ve všech případech bude průměrný stupeň dominance stejný:
D = S = a2 (DIF) - 2E CEA2 Ca2 (SUM) - 2E '
Tyto odhady jsou citlivé na přesnost stanovení rozptylu prostředí, které je často srovnatelné s rozptylem F1 a zpětným křížením. Kromě toho se ve vzorcích objevuje rozdíl mezi genotypovými odchylkami, což vede k významným relativním chybám. Nakonec jsou chyby v důsledku toho ztrojnásobeny.
Odhad podle schématu SK-3 je přesnější při vyhodnocování křížů F2 x P1 a F2 x P2. Pro každou rostlinu F2 se vypočítají statistiky SUM = F2 x P1 + F2 x P2 a DIF = F2 x P1 - F2 x P2 (průměrná hodnota znaku v kříži je pro stručnost označena symbolem samotného kříže).
Rozptyly těchto statistik se používají k odhadu součtu čtverců d a a:
Mezi nejnovějšími aplikacemi vzorce (4) uvádíme a.
Všechny tyto odhady jsou deformovány přilnavostí. Vezměme si dva lokusy, které jsou tak blízko, že nejsou odděleny křížením. Chová se jako jeden gen s účinky a a rovným algebraickému součtu jednotlivých efektů. Když se spojujete ve fázi přitažlivosti,
daný stupeň dominance D
a při svírání
ve fázi. Fáze odpuzování
jak vidíme, vede k nadhodnocení. Dalším zdrojem zkreslení je vícesměrná dominance, když ı1 a ı2 mají jiné znaménko. V tomto případě není lineární odhad Ei / Ea zkreslený, ale kvadratický odhad je podceňován
V tomto schématu jsou Ey2 a EA2 vyhodnoceny se stejnou citlivostí a korekce E se rovná střednímu čtverci chyby E2 x P, proto je významně menší než E ze vzorce (1.1).
Schéma SK-3 lze také použít na F3 a další heterogenní populace odvozené od F1. Hlavní podmínkou použitelnosti je frekvenční symetrie: pro jakýkoli lokus A má heterozygotní třída Aa stejnou pevnou frekvenci / a zbytek 1 - / je rozdělen na polovinu
2 / EA. A konečně, přechod z lineárního na kvadratický odhad sám o sobě přeceňuje, zejména s vícesměrnou dominancí.
Odhad podle vzorce (4) ve srovnání s lineárním odhadem tak může být zkreslen pouze směrem k nadhodnocení. Ve srovnání s kvadratickým odhadem může být přeceňován i podceňován. Ta je o to pravděpodobnější, čím blíže k nule je průměrný stupeň dominance a čím více důležitější je mnohosměrnost dominantních efektů.
Odhadujeme možný rozsah zkreslení. Pokud je rekombinační frekvence mezi lokusy g, pak ve fázi odpuzování pozorovaný stupeň
+ d2 + 2 (1 - 2 g) dl d2
a2 + a2 - 2 (1 - 2r) a1 a2
S a1 = a2 = a ad1 = d2 = d, Dnabl = d1—. Pokud
rekombinační frekvence r se převede do vzdálenosti s
pomocí mapovací funkce r =
typ. Výchozím bodem bude hodnota MP střední hodnoty.
Pokud jsou dva lokusy rozmístěny na různých koncích středního kukuřičného chromozomu (vzdálenost 150 cM), bude pozorovaný stupeň dominance nadhodnocen o 5%. Pokud jsou na lokusu náhodně umístěny dva lokusy, průměrná očekávaná vzdálenost mezi nimi bude 50 cM, v tomto případě bude pozorovaný stupeň dominance nadhodnocen o 47%. Účinek adheze tak může být významný a musí být zohledněn.
Hlavní použitá účetní metoda je reprodukce experimentální populace a opětovné použití schématu SK-3. Během reprodukce je část genových párů oddělena překřížením, frekvence případů, kdy jsou geny spojeny ve fázi, se snižuje
odpor, Dnab klesá a přibližuje se skutečné hodnotě. Navíc skutečné D není vyhodnoceno, pouze jedna horní hranice je nahrazena jinou. Níže se pokusíme odhadnout nezaujatou hodnotu D na základě předpokladu, že geny jsou náhodně distribuovány přes chromozomy.
MOŽNÉ HODNOCENÍ PRŮMĚRNÉ DOMINACE
Zvažte populaci použitou ve schématu SK-3, sestávající z jednotlivých složek L (rostliny nebo homogenní subpopulace, jako RIL nebo DH), ve kterých je pozorována frekvenční symetrie (viz výše). Zanedbáváme nealelickou interakci a předpokládáme, že účinky různých lokusů se aritmeticky sčítají. Genotyp rodičů v lokusu i bude charakterizován hodnotou 5, -. Pokud je rodič P1 homozygotní pro plusovou alelu lokusu i (zvyšuje hodnotu znaku) a rodič P2 je homozygotní pro zápornou alelu, pak 5, - = 1, jinak 5, - = –1. Budeme charakterizovat složky L množstvím s, -: & i = 1 znamená homozygot pro plusovou alelu, & i = –1 - homozygot pro zápornou alelu, = 0 - heterozygot.
Píšeme teoretické hodnoty zvláštností pro různé genotypy, jakož i funkce SUM a DIF. Jak je uvedeno výše, pro stručnost bude symbol genotypu označovat hodnotu znaku v tomto genu
P1 = MP + 1,5 ¡at, P2 = MP - Z5tat, F1 = MP + Zdt,
L = MP + Zstat + Z (1 - s2) d t, L x P1 = MP + Z— + 5al + Z1 - 5t - i
L x P2 = MP + Z ——— při + Z
Pro další čtení článku si musíte zakoupit celý text. Články jsou zasílány ve formátu Pdf na e-mail uvedený při platbě. Dodací lhůta je méně než 10 minut. Náklady na jeden článek jsou 150 rublů.
