Genotipiese verspreiding van 'n bevolking met twee kenmerke en koppeling - Inligting - 2022
Genotipiese verspreiding van 'n bevolking met twee eienskappe en koppeling
Ek is tans besig met navorsing oor verspreidings en waarskynlikhede met Mendelliaanse genetika. Ek het hierdie probleem teëgekom, en dit lyk asof ek nie my kop kan draai nie.
Aangesien die bevolking twee eienskappe het, is dit kleur en tekstuur. Veronderstelde twee dihibriede reproduseer (AaBb x AaBb) en as die dominante vorm van die kleurgeen bygedra word, dan is die dominante vorm van die tekstuurgeen drie keer meer geneig as die resessiewe vorm. As die resessiewe kleurgeen bygedra word, is die dominante en resessiewe gene vir tekstuur ewe waarskynlik.
Hieruit moet die genotipiese verspreiding bereken word.
Ek weet die oplossing is:
[9/64 6/64 1/64 3/16 1/4 1/16 1/16 2/16 1/16] AABB AABb AAbb AaBB AaBb Aabb aaBB aaBb aabb
Toe ek die punnett -vierkant uitvoer, kry ek die verspreiding van:
[1/16 2/16 1/16 2/16 4/16 2/16 1/16 2/16 1/16] AABB AABb AAbb AaBB AaBb Aabb aaBB aaBb aabb
en het nie geweet waarheen om daarvandaan te gaan nie.
My vraag is hoe hulle die"keer so waarskynlik"toestand in die oplossing.
Jy is klaar. U het die vraag volledig beantwoord; as ek jy was, sou ek dit dalk net in verhoudingsformaat plaas in plaas van waarskynlikheid, net om veilig te wees.
Die drie keer-ding is 'n bietjie vreemd, maar ek het dit al voorheen gesien. Kom ons kyk eerstens na die fenotipiese verhouding van die nageslag: 9: 3: 3: 1 vir Dominant Both: Dominant A Recessive B: Recessive A Dominant B: Recessive Both.
Kom ons vind uit hoeveel dominante en resessiewe daar vir elke eienskap is. Vir die dominante A -eienskap tel jy die 9 en 3 op, omdat dit die enigste twee tipes dominante fenotipes is, en vind dat 12 verskillende organismes van die 16 moontlike dominant is vir eienskap A, dus is die waarskynlikheid om eienskap A te kry 3 /4 of 75%. Dit beteken dat 4 van die 16 orgamismes resessief is vir eienskap A, dus is die waarskynlikheid om resessief te wees vir eienskap A 4/16, oftewel 25%. Daarom is die verhouding tussen dominante organisme -waarskynlikheid: resessiewe organisme -waarskynlikheid 75% tot 25%, of 3: 1. Dit beteken dat die kans drie keer groter is as die dominante eienskap as die resessiewe eienskap. Maak sin?
5 Voorwaardes vir Hardy-Weinberg-ewewig
Een van die belangrikste beginsels van bevolkingsgenetika, die studie van die genetiese samestelling van en verskille in bevolkings, is die Hardy-Weinberg-ewewigsbeginsel. Ook beskryf as genetiese ewewig, gee hierdie beginsel die genetiese parameters vir 'n bevolking wat nie ontwikkel nie. In so 'n populasie kom genetiese variasie en natuurlike seleksie nie voor nie en ondervind die populasie nie veranderinge in genotipe en allel frekwensies van generasie tot generasie nie.
Godfrey Hardy en Wilhelm Weinberg het die Hardy-Weinberg-beginsel in die vroeë 20ste eeu gepostuleer. Dit voorspel beide alleel- en genotipe-frekwensies in populasies (nie-ontwikkelende).
Die eerste voorwaarde waaraan Hardy-Weinberg-ewewig moet voldoen, is die gebrek aan mutasies in 'n populasie.
Die tweede voorwaarde waaraan Hardy-Weinberg-ewewig moet voldoen, is geen geenvloei in 'n populasie nie.
Die derde voorwaarde waaraan voldoen moet word, is dat die bevolkingsgrootte voldoende moet wees sodat daar geen genetiese wegdrywing is nie.
Die vierde voorwaarde waaraan voldoen moet word, is ewekansige paring binne die bevolking.
Ten slotte is die vyfde voorwaarde dat natuurlike seleksie nie mag plaasvind nie.
Natuurlike seleksie en van die ander evolusionêre kragte kan slegs op oorerflike eienskappe inwerk, naamlik 'n organisme se genetiese kode. Omdat allele van ouer na nageslag oorgedra word, kan dié wat voordelige eienskappe of gedrag verleen, gekies word, terwyl skadelike allele nie. Verworwe eienskappe is vir die grootste deel nie oorerflik nie. Byvoorbeeld, as 'n atleet elke dag in die gimnasium oefen en spierkrag opbou, sal die nageslag van die atleet nie noodwendig 'n liggaamsbouer word nie. As daar 'n genetiese basis is vir die vermoë om vinnig te hardloop, kan 'n ouer dit aan 'n kind oordra.
Oorerflikheid is die fraksie van fenotipe variasie wat toegeskryf kan word aan genetiese verskille, of genetiese variansie, tussen individue in 'n populasie. Hoe groter die oorerflikheid van 'n populasie se fenotipiese variasie is, hoe meer vatbaar is dit vir die evolusionêre kragte wat op oorerflike variasie inwerk.
Die diversiteit van allele en genotipes binne 'n bevolking word genoem genetiese variansie. Wanneer wetenskaplikes betrokke is by die teel van 'n spesie, soos met diere in dieretuine en natuurreservate, probeer hulle om 'n bevolking se genetiese variansie te verhoog om soveel as moontlik van die fenotipiese diversiteit te bewaar. Dit help ook om die risiko's wat daarmee gepaard gaan, te verminder inteling, die paring van naverwante individue, wat die ongewenste effek kan hê om skadelike resessiewe mutasies bymekaar te bring wat abnormaliteite en vatbaarheid vir siektes kan veroorsaak. Byvoorbeeld, 'n siekte wat veroorsaak word deur 'n seldsame, resessiewe alleel kan in 'n populasie voorkom, maar dit sal slegs manifesteer as 'n individu twee kopieë van die alleel dra. Omdat die allel skaars is in 'n normale, gesonde bevolking met 'n onbeperkte habitat, is die kans dat twee draers sal paar, klein, en selfs dan sal slegs 25 persent van hul nageslag die siekte -allel van beide ouers erf. Alhoewel dit waarskynlik op 'n stadium sal gebeur, sal dit nie gereeld genoeg gebeur dat natuurlike seleksie die alleel vinnig uit die populasie kan verwyder nie, en gevolglik sal die allel op lae vlakke in die genepoel gehandhaaf word. As 'n familie draers egter met mekaar begin kruis, sal dit die waarskynlikheid dramaties verhoog dat twee draers paring en uiteindelik siek nageslag produseer, 'n verskynsel bekend as inteling depressie.
Veranderinge in alleelfrekwensies wat ons in 'n populasie identifiseer, kan lig werp op hoe dit ontwikkel. Benewens natuurlike seleksie, is daar ook ander evolusionêre kragte wat speel: genetiese drywing, geenvloei, mutasie, nie -ewekansige paring en omgewingsafwykings.
Beskou 'n populasie van eenhuisige diploïede, waar elke organisme manlike en vroulike gamete teen gelyke frekwensie produseer, en twee allele by elke geenlokus het. Organismes reproduseer deur willekeurige vereniging van gamete (die populasie model van die 'genepoel'). 'n Lokus in hierdie populasie het twee allele, A en a, wat met aanvanklike frekwensies voorkom f0(A) = bl en f0(a) = q , onderskeidelik. [nota 1] Die alleelfrekwensies by elke generasie word verkry deur die allele van elke genotipe van dieselfde generasie saam te poel volgens die verwagte bydrae van die homosigote en heterosigote genotipes, wat onderskeidelik 1 en 1/2 is:
Die verskillende maniere om genotipes vir die volgende generasie te vorm, kan in 'n Punnett-vierkant getoon word, waar die proporsie van elke genotipe gelyk is aan die produk van die ry- en kolomalleelfrekwensies van die huidige generasie.
Tabel 1: Punnett -vierkant vir Hardy – Weinberg
AA (bl 2 ) Aa (pq)
Aa (qp) aa (q 2 )
Die som van die inskrywings is bl 2 + 2pq + q 2 = 1, aangesien die genotipefrekwensies tot een moet optel.
Let weer daarop dat as bl + q = 1 , die binomiale uitbreiding van (bl + q) 2 = bl 2 + 2pq + q 2 = 1 gee dieselfde verwantskappe.
As ons die elemente van die Punnett -vierkant of die binominale uitbreiding saamvat, kry ons die verwagte genotipe verhoudings onder die nageslag na 'n enkele generasie:
Hierdie frekwensies definieer die Hardy-Weinberg-ewewig. Daar moet genoem word dat die genotipe frekwensies na die eerste generasie nie gelyk moet wees aan die genotipe frekwensies van die aanvanklike generasie nie, bv. f1(AA) ≠ f0(AA) . Die genotipe frekwensies vir almal toekoms tye sal gelyk wees aan die Hardy–Weinberg frekwensies, bv. ft(AA) = f1(AA) vir t > 1. Dit volg, aangesien die genotipe frekwensies van die volgende generasie slegs afhang van die allel frekwensies van die huidige generasie wat, soos bereken deur vergelykings (1) en (2), word bewaar uit die aanvanklike generasie:
Vir die meer algemene geval van tweeledige diploïede [organismes is manlik of vroulik] wat voortplant deur willekeurige paring van individue, is dit nodig om die genotipe frekwensies te bereken uit die nege moontlike parings tussen elke ouerlike genotipe (AA, Aa, en aa) in enige geslag, geweeg deur die verwagte genotipe bydraes van elke sodanige paring.  Op dieselfde manier beskou ons die ses unieke diploïed-diploïede kombinasies:
en bou 'n Punnett -vierkant vir elkeen om sy bydrae tot die volgende generasie se genotipes te bereken. Hierdie bydraes word geweeg volgens die waarskynlikheid van elke diploïed-diploïede kombinasie, wat 'n multinoomverdeling volg met k = 3 . Die waarskynlikheid van die paringskombinasie (AA, aa) is byvoorbeeld 2 ft(AA)ft(aa) en dit kan slegs die Aa genotipe tot gevolg hê: [0,1,0] . In die algemeen word die resulterende genotipe frekwensies bereken as:
Soos voorheen, kan 'n mens wys dat die alleel frekwensies op tyd t+1 gelykstaande aan dié op 'n slag t , en so, is konstant in tyd. Net so is die genotipefrekwensies slegs afhanklik van die alleelfrekwensies, en so na verloop van tyd t=1 is ook konstant in tyd.
As in een- of tweeslagtige organismes, of die allele of genotipe verhoudings aanvanklik ongelyk is in beide geslagte, kan aangetoon word dat konstante verhoudings verkry word na een generasie willekeurige paring. As tweeledige organismes heterogamies is en die genlokus op die X -chromosoom geleë is, kan aangetoon word dat as die allelfrekwensies aanvanklik ongelyk is in die twee geslagte [bv., XX wyfies en XY mans, soos by mense], f ′(a) in die heterogametiese geslag 'jaag' f (a) in die homogametiese geslag van die vorige generasie, totdat 'n ewewig bereik word by die geweegde gemiddelde van die twee aanvanklike frekwensies.
Die sewe aannames onderliggend aan die ewewig van Hardy -Weinberg is soos volg: 
organismes is diploïed
slegs seksuele voortplanting vind plaas
generasies oorvleuel nie
paring is lukraak
bevolkingsgrootte is oneindig groot
alleelfrekwensies is gelyk aan die geslagte
daar is geen migrasie, geenvloei, vermenging, mutasie of seleksie nie
Oortredings van die Hardy–Weinberg-aannames kan afwykings van verwagting veroorsaak. Hoe dit die bevolking beïnvloed, hang af van die aannames wat oortree word.
. Die HWP sê die populasie sal die gegewe genotipiese frekwensies hê (genoem Hardy-Weinberg proporsies) na 'n enkele generasie van ewekansige paring binne die populasie. As die willekeurige paringsaanname geskend word, sal die populasie nie die Hardy -Weinberg -proporsies hê nie. 'n Algemene oorsaak van nie-ewekansige paring is inteling, wat 'n toename in homosigositeit vir alle gene veroorsaak.
As 'n bevolking een van die volgende vier aannames oortree, het die bevolking moontlik steeds 'n proporsie van Hardy -Weinberg elke generasie, maar die allelfrekwensies sal mettertyd verander.
veroorsaak oor die algemeen dat alleelfrekwensies, dikwels redelik vinnig, verander. Terwyl rigtingseleksie uiteindelik lei tot die verlies van alle allele behalwe die bevoordeelde een (tensy een alleel dominant is, in welke geval resessiewe allele by lae frekwensies kan oorleef), lei sommige vorme van seleksie, soos balansering van seleksie, tot ewewig sonder verlies van allele. sal 'n baie subtiele effek op alleelfrekwensies hê. Mutasietempo's is van die orde 10 −4 tot 10 −8 , en die verandering in alleelfrekwensie sal hoogstens dieselfde volgorde wees. Herhalende mutasie sal allele in die bevolking handhaaf, selfs al is daar 'n sterk seleksie daarteen.
Migrasie verbind twee of meer bevolkings geneties saam. Oor die algemeen sal alleelfrekwensies meer homogeen onder die populasies word. Sommige modelle vir migrasie sluit inherent nie -ewekansige paring in (byvoorbeeld Wahlund -effek). Vir hierdie modelle is die verhoudings van Hardy -Weinberg gewoonlik nie geldig nie. kan 'n ewekansige verandering in alleelfrekwensies veroorsaak. Dit is as gevolg van 'n steekproefeffek, en word genetiese drywing genoem. Monsteringseffekte is die belangrikste wanneer die allel in 'n klein aantal kopieë voorkom.
In werklike genotipe-data kan afwykings van Hardy-Weinberg-ewewig 'n teken wees van genotiperingsfout.   
Waar die A-geen seksgekoppel is, is die heterogametiese geslag (bv., soogdiermannetjies voëlwyfies) het slegs een kopie van die geen (en word hemisigies genoem), terwyl die homogametiese geslag (bv., menslike vrouens) het twee kopieë. Die genotipefrekwensies by ewewig is bl en q vir die heterogametiese geslag maar bl 2 , 2pq en q 2 vir die homogametiese geslag.
By mense is rooi-groen kleurblindheid byvoorbeeld 'n X-gekoppelde resessiewe eienskap. By Wes-Europese mans raak die eienskap ongeveer 1 uit 12, (q = 0,083), terwyl dit ongeveer 1 uit 200 vroue aantref (0,005, vergeleke met q 2 = 0,007), baie naby aan Hardy-Weinberg-proporsies.
As 'n populasie saamgebring word met mans en wyfies met 'n verskillende alleelfrekwensie in elke subpopulasie (manlik of vroulik), sal die alleelfrekwensie van die manlike populasie in die volgende generasie dié van die vroulike populasie volg omdat elke seun sy X-chromosoom ontvang van sy ma. Die bevolking konvergeer baie vinnig op ewewig.
Die eenvoudige afleiding hierbo kan veralgemeen word vir meer as twee allele en poliploïdie.
Veralgemening vir meer as twee allele Wysig
Oorweeg 'n ekstra allelfrekwensie, r. Die twee-allele-geval is die binominale uitbreiding van (bl + q) 2, en dus is die drieallele-geval die trinominale uitbreiding van (bl + q + r) 2 .
Oorweeg meer algemeen die allele A1,. An gegee deur die allel frekwensies bl1 aan bln
Veralgemening vir poliploïdie Edit
Die Hardy–Weinberg-beginsel kan ook veralgemeen word na poliploïede sisteme, dit wil sê vir organismes wat meer as twee kopieë van elke chromosoom het. Oorweeg weer net twee allele. Die diploïede omhulsel is die binominale uitbreiding van:
en daarom is die poliploïde geval die polinoom uitbreiding van:
waar c is die ploidie, byvoorbeeld met tetraploïed (c = 4):
Tabel 2: Verwagte genotipe frekwensies vir tetraploïdie
AAAA p 4 <4>>
AAAa 4 p 3 q < displaystyle 4p^<3> q>
AAaa 6 p 2 q 2 < displaystyle 6p^<2> q^<2>>
Aaaa 4 p q 3 <3>>
aaaa q 4 < displaystyle q^<4>>
Of die organisme 'n 'ware' tetraploïed of 'n amfidiploïed is, sal bepaal hoe lank dit sal neem vir die bevolking om Hardy-Weinberg-ewewig te bereik.
Voltooi veralgemening Wysig
Afwyking van die HWP word oor die algemeen uitgevoer met behulp van Pearson se chi-kwadraat-toets, met behulp van die waargenome genotipe frekwensies verkry uit die data en die verwagte genotipe frekwensies verkry met behulp van die HWP. Vir stelsels waar daar 'n groot aantal allele is, kan dit data tot gevolg hê met baie leë moontlike genotipes en lae genotipes, omdat daar dikwels nie genoeg individue in die steekproef is om alle genotipe klasse voldoende te verteenwoordig nie. As dit die geval is, sal die asimptotiese aanname van die chi-kwadraatverspreiding nie meer geld nie, en dit mag nodig wees om 'n vorm van Fisher se presiese toets te gebruik, wat 'n rekenaar vereis om op te los. Meer onlangs is 'n aantal MCMC-metodes vir toetsing vir afwykings van HWP voorgestel (Guo & Thompson, 1992 Wigginton et al. 2005)
Voorbeeld χ 2 > toets vir afwyking Wysig
Hierdie gegewens is afkomstig van E. B. Ford (1971) oor die skarlakenrooi tiermot, waarvoor die fenotipes van 'n monster van die populasie aangeteken is. Daar word aanvaar dat die onderskeid tussen genotipe-fenotipe klein is. Die nulhipotese is dat die bevolking in Hardy -Weinberg -verhoudings is, en die alternatiewe hipotese is dat die populasie nie in die Hardy -Weinberg -proporsies is nie.
Tabel 3: Voorbeeld van Hardy–Weinberg-beginselberekening
Witgevlekte (AA) Intermediêr (Aa) Klein spotting (aa)
Hieruit kan alleelfrekwensies bereken word:
Daar is 1 vryheidsgraad (grade van vryheid vir toets vir Hardy–Weinberg proporsies is # genotipes − # allele). Die betekenisvlak van 5% vir 1 vryheidsgraad is 3,84, en aangesien die χ 2 -waarde laer is as hierdie, is die nulhipotese dat die populasie in die Hardy -Weinberg -frekwensies is, nie verwerp.
Fisher se presiese toets (waarskynlikheidstoets) Wysig
Fisher se presiese toets kan toegepas word op die toets vir Hardy -Weinberg verhoudings. Aangesien die toets afhanklik is van die alleelfrekwensies, bl en q, kan die probleem beskou word as 'n toets vir die regte aantal heterosigote. Op hierdie manier word die hipotese van die verhoudings van Hardy -Weinberg verwerp as die aantal heterosigote te groot of te klein is. Die voorwaardelike waarskynlikhede vir die heterosigoot, gegewe die allelfrekwensies, word in Emigh (1980) gegee as
waar n11, n12, n22 is die waargenome getalle van die drie genotipes, onderskeidelik AA, Aa en aa, en n1 is die aantal A -allele, waar n 1 = 2 n 11 + n 12 < displaystyle n_ <1> = 2n_ <11> + n_ <12>>.
N voorbeeld Met behulp van een van die voorbeelde van Emigh (1980),  kan ons die geval waar oorweeg n = 100, en bl = 0.34. Die moontlike waargenome heterosigote en hul presiese betekenisvlak word in Tabel 4 gegee.
Tabel 4: Voorbeeld van Fisher se presiese toets vir n = 100, bl = 0.34. 
Deur hierdie tabel te gebruik, moet 'n mens die betekenisvlak van die toets naslaan op grond van die waargenome aantal heterosigote. As 'n mens byvoorbeeld 20 heterosigote waarneem, is die betekenisvolheid van die toets 0,007. Soos tipies vir Fisher se presiese toets vir klein monsters, is die gradering van betekenisvlakke redelik grof.
'n Tabel soos hierdie moet egter vir elke eksperiment geskep word, aangesien die tabelle van albei afhanklik is n en bl.
Die intelingskoëffisiënt, F (sien ook F-statistiek), is een minus die waargenome frekwensie van heterosigote bo die wat van Hardy -Weinberg -ewewig verwag word.
waar die verwagte waarde van Hardy – Weinberg ewewig gegee word deur
Byvoorbeeld, vir Ford se data hierbo
Vir twee allele is die chi-squared goodness of fit-toets vir Hardy-Weinberg-verhoudings gelykstaande aan die toets vir inteling, F = 0.
Die intelingskoëffisiënt is onstabiel aangesien die verwagte waarde nul nader, en dus nie bruikbaar vir skaars en baie algemene allele nie. Vir: E = 0, O & gt 0, F = −∞ en E = 0, O = 0, F ongedefinieerd is.
Mendeliese genetika is in 1900 herontdek. Dit het egter vir etlike jare ietwat omstrede gebly, aangesien dit toe nie bekend was hoe dit deurlopende eienskappe kon veroorsaak nie. Udny Yule (1902) het teen Mendelisme aangevoer omdat hy gedink het dat dominante allele in die bevolking sou toeneem.  Die Amerikaanse William E. Castle (1903) het getoon dat die genotefrekwensies sonder seleksie stabiel sou bly sonder seleksie.  Karl Pearson (1903) het een ewewigsposisie gevind met waardes van bl = q = 0.5.  Reginald Punnett, nie in staat om Yule se punt teë te werk nie, het die probleem aan G. H. Hardy, 'n Britse wiskundige, met wie hy krieket gespeel het, bekendgestel. Hardy was 'n suiwer wiskundige en het toegepaste wiskunde in sommige minagting beskou, en sy siening van die gebruik van wiskundiges deur bioloë kom voor in sy vraestel uit 1908, waar hy dit as 'baie eenvoudig' beskryf: 
Aan die redakteur van die wetenskap: ek is huiwerig om in te dring in 'n bespreking oor aangeleenthede waarvan ek geen deskundige kennis het nie, en ek moes die baie eenvoudige punt wat ek wou noem, aan bioloë bekend gemaak het. Sommige opmerkings van mnr. Udny Yule, waarop mnr. R. C. Punnett my aandag gevestig het, dui egter daarop dat dit steeds die moeite werd kan wees om te maak. Gestel Aa is 'n paar Mendelse karakters, A is dominant, en dat die aantal suiwer dominante (AA), heterosigote (Aa) en suiwer resessiewe (aa) in enige gegewe is bl:2q:r. Veronderstel ten slotte dat die getalle redelik groot is, sodat paring as lukraak beskou kan word, dat die geslagte eweredig tussen die drie variëteite versprei is en dat almal ewe vrugbaar is. 'N Bietjie wiskunde van die vermenigvuldigingstabel is genoeg om aan te toon dat die getalle in die volgende generasie dieselfde sal wees (bl + q) 2 :2(bl + q)(q + r):(q + r) 2, of as bl1:2q1:r1, sê. Die interessante vraag is: in watter omstandighede sal hierdie verspreiding dieselfde wees as in die vorige generasie? Dit is maklik om te sien dat die voorwaarde hiervoor is q 2 = pr. En sedertdien q1 2 = bl1r1, ongeag die waardes van bl, q, en r mag wees, sal die verspreiding in elk geval onveranderd voortgaan na die tweede generasie
Die beginsel was dus bekend as Hardy se wet in die Engelssprekende wêreld tot 1943, toe Curt Stern daarop gewys het dat dit eers in 1908 onafhanklik deur die Duitse geneesheer Wilhelm Weinberg geformuleer is.   William Castle het in 1903 ook die verhoudings vir die spesiale geval van gelyke alleelfrekwensies afgelei, en dit word soms (maar selde) die Hardy–Weinberg–Castle Law genoem.
Afleiding van Hardy se vergelykings Redigeer
Dieselfde redenasie, toegepas op die ander genotipes, lewer die twee oorblywende herhalingsverhoudings. Ewewig vind plaas wanneer elke verhouding konstant is tussen die volgende generasies. Meer formeel is 'n bevolking in ewewig by generasie t < displaystyle textstyle t> wanneer
Deur hierdie vergelykings op te los, kan nodige en voldoende toestande vir ewewig bepaal word. Oorweeg weer die frekwensie van homosigotiese dominante diere. Ekwilibrium impliseer
Numeriese voorbeeld Redigeer
Skatting van genotipe -verspreiding Redigeer
'n Voorbeeldberekening van die genotipe-verspreiding wat deur Hardy se oorspronklike vergelykings gegee word, is insiggewend. Die fenotipe -verspreiding uit tabel 3 hierbo sal gebruik word om Hardy se aanvanklike genotipe -verspreiding te bereken. Let daarop dat die bl en q waardes wat deur Hardy gebruik word, is nie dieselfde as die hierbo gebruik nie.
Bereken as die tjeks op die verspreiding
p + 2 q + r = 0,83943 + 0,15771 + 0,00286 = 1,00000
Vir die volgende generasie gee Hardy se vergelykings
Weereens as kontrole op die verspreiding, bereken
wat die verwagte waardes is. Die leser kan demonstreer dat die daaropvolgende gebruik van die tweede generasie waardes vir 'n derde generasie identiese resultate sal oplewer.
Skatting van draerfrekwensie Wysig
Die Hardy–Weinberg-beginsel kan ook gebruik word om die frekwensie van draers van 'n outosomaal resessiewe toestand in 'n bevolking te skat gebaseer op die frekwensie van lyding.
Kom ons neem aan dat ongeveer 1 2500 < displaystyle textstyle < frac <1> <2500> >> babas met sistiese fibrose gebore word, dit gaan oor die frekwensie van homosigotiese individue wat in Noord -Europese bevolkings waargeneem word. Ons kan die Hardy -Weinberg -vergelykings gebruik om die draerfrekwensie, die frekwensie van heterosigotiese individue, 2 p q < displaystyle textstyle 2pq> te skat.
Dit kan vereenvoudig word sodat die drafrekwensie ongeveer twee keer die vierkantswortel van die geboortefrekwensie is.
Dit is moontlik om die verspreiding van genotipefrekwensies vir 'n bi-alleliese lokus binne 'n populasie grafies voor te stel deur 'n de Finetti-diagram te gebruik. Dit gebruik 'n driehoekige plot (ook bekend as driehoekig, triaksiaal of ternêr plot) om die verspreiding van die drie genotipe frekwensies in verhouding tot mekaar voor te stel. Dit verskil van baie ander sulke plotte deurdat die rigting van een van die asse omgekeer is.  Die geboë lyn in die diagram is die Hardy–Weinberg-parabool en verteenwoordig die toestand waar allele in Hardy–Weinberg-ewewig is. Dit is moontlik om die effekte van natuurlike seleksie en die effek daarvan op die allelfrekwensie op sulke grafieke voor te stel.  Die de Finetti-diagram is ontwikkel en op groot skaal deur A. W. F. Edwards in sy boek gebruik Grondslae van Wiskundige Genetika. 
Eenheid 7 biologie
(2) 'n Modifikasie in struktuur, vorm of funksie in 'n organisme, wat afwyk van ander organismes van dieselfde spesie of groep.
'N Groep organismes van een spesie wat op dieselfde tyd kruis en op dieselfde plek woon (bv. Hertpopulasie).
'N Taksonomiese rang op 'n lae vlak.
'n Groot genepoel dui op hoë genetiese diversiteit, verhoogde kanse op biologiese fiksheid en oorlewing. 'N Klein genepoel dui op 'n lae genetiese diversiteit, 'n verminderde kans op biologiese fiksheid en 'n groter moontlikheid van uitsterwing.
Genepoel neem toe wanneer mutasie voorkom en oorleef. Die genepoel neem af as die bevolkingsgrootte aansienlik verminder word (byvoorbeeld hongersnood, genetiese siektes, ens.). 'N Paar gevolge as die genpoel klein is, is 'n lae vrugbaarheid en 'n groter waarskynlikheid om genetiese siektes en misvormings op te doen.
2. Genevloei: die beweging van allele in en uit 'n genepoel. Migrasie van 'n organisme na verskillende gebiede kan veroorsaak dat die alleliese frekwensies van daardie populasie toeneem. Die meeste bevolkings is nie geïsoleer nie, wat in stryd is met die Hardy-Weinberg-stelling.
3. Mutasies: Hierdie veranderinge in die genoom van 'n organisme is 'n belangrike bron van natuurlike seleksie.
4. Nie-ewekansige paring: Inteling is 'n gewilde vorm van nie-ewekansige paring. Individue sal meer gereeld met nabye individue as met meer mense wat ver is, paar. Assortiewe paring, is 'n ander vorm van nie-ewekansige paring. Hier sal die individue paar met vennote wat in sekere eienskappe baie na hulself lyk.
Dit is die eerste genetiese ontleding van huishoudelike eienskappe in geel lupien. Ons het gevind dat die domestiseringseienskappe vernaliseringsreaksie, alkaloïedinhoud, blom- en saadkleur beheer word deur enkele gene (Tabel 2 Tabel S2), wat op die genetiese kaart van geel lupien geplaas is (Figuur 4 Tabel S3). Hierdie studie het ook duidelike bewyse van dominansie-onderdrukking-epistase verskaf (Pooni en Treharne 1994) wat die genetiese beheer van plantgroeigewoontes, saadpermeabiliteit en peul-afskeiding in geellupien beheer. 'N Genoomvergelyking tussen geel vs smalblaar lupiene en wit lupiene het 'n goed bewaarde sintese tussen hierdie susterspesies getoon ondanks die verskil in chromosoomgetalle. Die koppelingsgroep wat vernalasie-responsiewe blomtydlokus in geel lupien bevat, het behoue ​​sintese getoon, met die smalblaar lupienkoppelinggroep wat die ekwivalent bevat Ku lokus, wat beheer word deur 'n FT homoloog (Nelson et al. 2017 Taylor et al. 2019).
Vernalisasie reaksie by geel lupien
'N Verskillende vernaliseringsreaksie is waargeneem onder die ouers en die RIL -populasie. Die vernalisasie-reaksie was matig in mak ouer Wodjil (versnel blom met 14 dae) in vergelyking met baie sterk in die wilde ouer P28213 (versnel blom met 27 dae). Hierdie bevindinge dui daarop dat vernalisering die blom in beide wilde en makgemaakte kiemplasma versnel, maar in verskillende grade. Die geellupien-makgemaakte × wilde RIL-populasie toon minder ekstreme variasie in vernalisasie-responsiwiteit in vergelyking met die smalblaarlupien-wilde × wilde RIL-populasie, waar die vroeëre ouer geen vernalisasie-reaksie het nie (Nelson et al. 2017). Nietemin het die bimodale verspreiding in die geel lupien-RIL-populasieverspreiding (Fig. 2) skeiding in twee kontrasterende reaksiesoorte moontlik gemaak: hoog en laag, wat geskei het in 'n verhouding van 1: 1 en gekarteer is na 'n diskrete Mendeliese lokus op skakelgroep YL- 21 (Fig. 4). Die kartering na een lokus bevestig die een-geen beheer van hierdie eienskap in geel lupien eerder as die alternatiewe genmodel van duplikaat resessiewe geenwerking.
Ten spyte van die minder ekstreme variasie in vernalisasie reaksie in die geel lupien RIL populasie as smalblaar lupien, is die vernalisasie respons lokus gekarteer na dieselfde sinteniese posisie as die vernalisasie respons lokus (Ku) in smalblaarlupien (Fig. 6). So vroeg Ku alleel in die smal-blaar lupien genoom word afgelei deur 'n spontane 1.4 kb delesie in die 5' regulerende gebied van LanFTc1, een van vier FT homoloë (Nelson et al. 2017). Dit lyk asof die uitvee die uitdrukking van LanFTc1 in Ku tipes. Taylor et al. (2019) het onlangs 'n tweede skrapallel by LanFTc1, wat 'n intermediêre vernaliseringsreaksie gee. Dit sal fassinerend wees om te ondersoek of 'n soortgelyke mutasie ook vernalisasie-responsiwiteit in geel lupien verminder het. Rychel et al. (2019) het onlangs 'n soortgelyke vergelykende analise tussen witlupien en smalblaarlupien gerapporteer, hoewel dit taamlik kompleks was as gevolg van multigeniese beheer van vernalisasie-reaksie in witlupien. Geel lupien kan dus dien as 'n eenvoudiger model vir vergelykende analise van vernaliseringsreaksie by lupiene.
'n Groter begrip van die molekulêre beheer van vernalisasie reaksie in geel lupien sal ook weë van navorsing oopmaak om spesie-wye variasie vir fenologiese variasie te ondersoek. Soos ander Mediterreense peulgewasse, pas die sterk vernalisasie-reaksie in wilde geellupienkiemplasma die plant effektief aan by die gebiede met ysige wintertemperature waar die gewas ontstaan ​​het. Dit beskerm wilde genotipes teen rypskade deur dit in die rypverdraagsame vegetatiewe groeifase te hou totdat 'n sterk koue temperatuurinvloei die oorgang na die meer rypgevoelige blomfase veroorsaak. Net so laat 'n matige vernalisasie -vereiste toe dat die geel lupiengewas laat blom in lang groei -omgewings met 'n oorvloed vogtoevoer gedurende die groeiseisoen en hulle in staat stel om vegetatiewe groei en hulpbronopname te maksimeer, wat uiteindelik lei tot 'n hoër saadopbrengs. 'n Swak vlak van vernalisasie is voordelig in korter seisoen groei-omgewings met terminale watertekorttoestande, waar dit plante toelaat om vroeër te blom en hul lewensiklus vroeër te voltooi om die skadelike uitwerking van terminale droogte te ontsnap (Berger et al. 2012 Berger en Ludwig 2014). Hierdie verskynsel van droogteontvlugting word duidelik deur hierdie RIL-bevolking uitgestal, aangesien dit mettertyd tot volwassenheid aan die lig gebring het dat al die genotipes onder beide behandelings hul lewensiklus voltooi het, terselfdertyd as die temperatuur bo 25 ° C gestyg het om 'n terminale watertekort-tipe te skep toestande (tabel S4). Die temperature bo 25 °C lei tot blom- en saadverlies by lupiene, dus tot die totale opbrengsvermindering (Kelleher 2003).
In hierdie populasie het ons segregasievervorming waargeneem wat dui op 'n duplikaat resessiewe geenaksie vir alkaloïedinhoud. Maar ons skryf hierdie skeidingsvervorming voorlopig toe aan seleksie vir bittere tipes as gevolg van onbedoelde insek -herbivorie tydens RIL -ontwikkeling waarin 98 lyne tussen F verloor is2 en F9 (Iqbal et al. 2019). Tog het die skeidingsvervorming nie akkurate kartering verhinder nie. Dieselfde patrone verskyn tydens die fenotipiese en molekulêre karakterisering van hierdie eienskap in smalblaar lupien waar die resessiewe iucundus alleel verleen soetheid of lae alkaloïedinhoud in mak tipes (Gladstones 1977 Nelson et al. 2006). Onlangs het Kroc et al. (2019) 'n APETALA2/etileen -respons transkripsiefaktor -geen geïdentifiseer, RAP2-7, as 'n sterk kandidaat-geen vir iucundus. Aangesien alkaloïede-inhoud in geel lupien egter na 'n ander sintese gebied in smalblaar lupien afstuur (chromosoom NLL-20 eerder as NLL-07, waar iucundus geleë is), in geel lupien word alkaloïedinhoud waarskynlik deur mutasie in 'n ander geen verleen. Vroeë pogings om lae alkaloïede smalblaar lupien en geel lupien lupiene te ontwikkel, het drie onafhanklike lae alkaloïede mutante gene geïdentifiseer: dulcus, amoenus en vry (Hackbarth en Sengbusch 1934 Hackbarth en Troll 1941). Aangesien dit onduidelik is watter (indien enige) van hierdie lae alkaloïede mutante opgeneem is in Wodjil, 'n seleksie uit die Poolse variëteit 'Teo', is navorsing nog steeds nodig om die molekulêre meganisme van 'n lae alkaloïedinhoud in geel lupien te bepaal.
Blom- en saadkleur is belangrike morfologiese merkers in die handhawing van die integriteit van genotipes deur die identifikasie van heterosigositeit of vermenging. Die geel lupien RIL -populasie het onafhanklik geskei in die verwagte 1: 1 verhouding vir beide blom- en saadkleur. Die koppelingskaarte van elk van hierdie eienskappe aan 'n groot lokus bevestig die enkel-geen beheer van hierdie eienskappe in geel lupien en nie die duplikaat resessiewe geen-aksiemodel nie. Daarteenoor word blom en saadkleur in smalblaar beide deur die enkeling beheer leukospermus locus (Nelson et al. 2006, 2010b). Die wilde smalblaarlupien het blou blomme en donkerkleurige sade, terwyl mak smalblaarlupien wit blomme en wit sade het (Nelson et al. 2006). Die genoomvergelyking van geellupien met smalblaarlupien en witlupien het geen bewaarde sintensie vir blom- en saadkleur getoon nie—onverbasend miskien gegewe hul kontrasterende kleure.
Fenotipering van die RIL -populasie het getoon dat onversetlikheid, plantgroei -gewoonte en saaddeurlaatbaarheid elk deur twee lokusse beheer word. In smalblaarlupiene is peulonheid ook onder twee-geenbeheer (tardus en lentus) (Gladstones 1967). Anders as die twee-geenbeheer vir saadpermeabiliteit in geellupien, word saadpermeabiliteit in smalblaarlupien beheer deur die enkele resessiewe geen, mollis (Mikolajczyk 1966). Die genetiese beheer van groeiwyse is nie by smalblaarlupien aangemeld nie. In keker-ertjies word plantgroeigewoontes beheer deur 'n enkele geen met prostaat-/rosettipe groeiwyse wat oorheersend oor regop/regop staan ​​(Aryamanesh et al. 2010). Die roset tipe gewoonte kan voordelig wees om grondvog vir lang tydperke te behou deur die verdamping van vog te verminder deur verbeterde grondbedekking en mededingende vermoë met onkruide vir beskikbare hulpbronne. Daarteenoor help 'n regop/regop gewasargitektuur landboukundige bestuur en oes. Geel lupiene tipes met intermediêre groeiwyse kan voordele van beide uiterstes kombineer.
Die gebruikte kaart is onvolledig (Iqbal et al. 2019), soos aangedui deur die oormaat koppelingsgroepe (40 koppelingsgroepe eerder as die doelwit van 26 wat 26 chromosoompare verteenwoordig). Dit kan 'n faktor wees in die gebrek aan QTL's wat opgespoor word vir tyd tot volwassenheid of lengte van reproduktiewe fase (Fig. 4). Toekomstige karteringpogings moet fokus op alternatiewe merkertegnologieë, soos geteikende amplicon -opeenvolging met behulp van transkriptome bronne (ongepubliseerde data) vir primerontwerp.
Genoomwye vergelyking tussen geellupien en smalblaarlupien
Dit is die eerste genoomwye vergelyking van drie lupiengenome, wat voortbou op 'n vorige paarsgewyse vergelyking tussen smalblaarlupien en witlupien (Hufnagel et al. 2020 Ksiazkiewicz et al. 2017). Ons het gevind dat geel lupien 'n meer soortgelyke chromosoomstruktuur het as wit lupien as smalblaar lupien wat ooreenstem met hul groter aantal chromosome, in teenstelling met die veronderstelde nouer filogenetiese verhouding tussen geel lupien en smalblaar lupien (Naganowska et al. 2003) . Die meeste van die geellupiengroepe het byvoorbeeld oor meer van hul lengtes met witlupiengroepe in lyn gebring as met smalblaarlupiengroepe. Boonop was daar meer inversies en translokasies in geel lupien-koppelingsgroepe in vergelyking met smalblaar lupien as die vergelyking van geel lupiengroepe teenoor wit lupiengroepe (aanvullende tabel 2). Die groot aantal chromosomale herrangskikkings tussen geel lupien en smalblaar lupien kan deels verklaar waarom kruisings tussen hierdie twee spesies moeilik is ten spyte van hul skynbare noue fenotipiese verwantskap (Kasten et al. 1991). Daar is egter vordering gemaak met die kruisingsmetodologie wat moontlik kan lei tot die oordrag van nuttige eienskappe tussen hierdie twee spesies soos hoër saadproteïeninhoud en kwaliteit van geellupien na smalblaarlupien (Clements et al. 2009).
Die volgorde van chromosoomherrangskikkingsgebeurtenisse bly tot dusver onopgelos. Die prentjie sal duideliker word met die huidige ontwikkeling van 'n verwysingsgenoom vir geel lupien (J. Udall, pers. Komm.) En verbeterde verwysingsgenoom vir smalblaar lupien (K. Singh, pers. Komm.). Ons is nie bewus van genetiese kartering of verwysingsgenoomontwikkeling by ander lupiensoorte nie, maar op transkriptome gebaseerde projekte bied belofte dat die evolusiegeskiedenis van die nuwe wêreld (Nevado et al. 2016) en die ou wêreld (K. Susek, pers. Komm.) Verbeter kan word .) lupiene. Die volgmerke wat beskikbaar was vir GBS (100 bp) en DArTseq (69 bp) merkers wat gebruik is om die geel lupienkaart te genereer, was te kort om ortoloë rye in die verwysing peulgewasgenoom betroubaar op te spoor M. truncatula (data nie aangebied nie). 'n Verwysingsgenoom vir geel lupien sal makliker vergelyking met M. truncatula en ander opeenvolgende peulplantgenome, wat meer effektiewe hefboomwerking moontlik maak van funksionele genomiese inligting wat in daardie modelstelsels gegenereer word.
Die rede vir translokasies wat by baie genomiese posisies tydens vergelykende genomika van geellupien en smalblaarlupien waargeneem is, kan wees as gevolg van sitogenetiese verskille tussen beide spesies aangesien geellupien 26 chromosoompare bevat (2n = 52) in vergelyking met 20 chromosoompare (2n = 40) in smalblaar lupien (Susek et al. 2016). Hierdie translokasies is ook tussen geellupien en witlupien waargeneem, al is dit in 'n mindere mate. Die eerste 15 koppelingsgroepe geel lupien lyk normaal deurdat hulle elkeen hoofsaaklik in lyn is met een of twee koppelingsgroepe van beide smalblaar lupien (Fig. 5a, b), en hulle toon 'n normale diagonale patroon (Aanvullende Figuur 2).Die oorblywende geellupiengroepe blyk hoofsaaklik vertikale aanduidingsmerkers te wees wat genetiese rekombinasie in geellupien het, maar veral nie in smalblaarlupien nie (Aanvullende Figuur 2). Twee hoof gevolgtrekkings kan uit hierdie patroon gemaak word: (1) ons het merkergroepe waar die merkers waarskynlik fisies naby mekaar is, maar daar is ewekansige (of sistematiese) genotiperingsfoute wat baie duidelike kruisings in geel lupien veroorsaak, en (2) smalblaarlupien het baie streke van onderdrukte rekombinasie, terwyl geellupien oorvloedige rekombinasie in hierdie gebiede het. Volgens ons algehele ervaring met hierdie karteringpopulasie, is ons van mening dat eersgenoemde baie meer waarskynlik is omdat die smalblaarlupien- en witlupienkaarte soveel beter verstaan ​​en vollediger is as hierdie eerste konsep van 'n geellupienkaart. Alhoewel die geel lupienkaart minder volledig is as die wit lupien- en smalblaar lupienkaarte, gee dit 'n beduidende insig oor die genetiese beheer van die belangrikste domestiseringseienskappe by geel lupien. Die merkers gekoppel aan sleuteleienskappe soos vernalisasie-reaksie kan betroubaar gebruik word in merker-ondersteunde seleksie vir hierdie eienskap in ander spesies.
Genomika van depressiewe versteuring
Douglas F. Levinson, in Persoonlike Psigiatrie, 2020
6 Molekulêre genetiese metodes
Vier molekulêre genetiese strategieë is gebruik in studies oor MDD:
Koppelingsanalise bespeur die benaderde genomiese ligging van siektemutasies met sterk (dominante of resessiewe) effekte op risiko, deur so min as 'n paar honderd "merker"-reekse te gebruik om families met veelvuldige gevalle te bestudeer. Herhaalbare bewyse vir koppeling in MDD is nooit in kohorte of in enkelgesinne ontdek nie, soos voorheen hersien (Levinson, 2013).
Baie studies oor psigiatriese afwykings het gefokus op vermoedelik funksionele variante in "kandidaatgene" wat reseptorproteïene en metaboliese ensieme kodeer vir neurotransmitters wat deur psigotropiese middels beïnvloed word (sien die volgende bespreking).
GWAS is suksesvol vir MDD en ander algemene afwykings waarvan die gesinspatrone dui poligenies effekte (Vischer, Brown, McCarthy en Yang, 2012). Die hipotese van die algemene siekte/algemene variëteit (Lander, 1996 Reich & Lander, 2001) het voorgestel dat verskeie variante van die algemene volgorde genetiese risiko's vir algemene siektes onderlê. Hierdie variante is antieke mutasies waarvan die hoë frekwensie (& gt 5% van die chromosome in 'n populasie) vir ons sê dat dit nie 'n groot uitwerking op sterftes of voortplanting het nie. Die HapMap -projek (Altshuler et al., 2005) het miljoene algemene enkele nukleotiedpolimorfismes (SNP's) in verskillende bevolkings geïdentifiseer en die kommersiële ontwikkeling van "SNP -chip" -toetse van 200,000–5,000,000 SNP's bevorder. Slegs 'n klein deel van die algemene SNP's moet ondersoek word om byna alle algemene SNP's (en ander tipes algemene variante) te ondervra. Dit is as gevolg van koppelingsongelykheid (LD), byvoorbeeld, 'n ouer se twee kopieë van chromosoom 1 kronkel om mekaar tydens meiosewat lei tot 'n samesmelting van groot segmente (miljoene nukleïensure) van elke kopie tot 'n enkele nuwe chromosoom vir die sperm of eiersel. Oor baie generasies word hierdie segmente in kleiner stukke van die "voorouer" -chromosoom opgebreek wat 'n stel voorouerlike SNP -allele bevat. Gewoonlik is daar verskillende algemene "haplotipes" in elke LD "blok", sodat genotipes van SNP's in elke blok sterk gekorreleer is, en as een of twee daarvan bepaal word, sal die hele haplotipe "gemerk" word. Genotipes vir die meeste ander algemene SNP's kan statisties "toegereken" word gebaseer op kennis van LD-blokhaplotipes in 'n verwysingskohort (McCarthy et al., 2016).
Die aanlyn GWAS-katalogus (5/6/2018) lys 61 173 unieke SNP-eienskap-assosiasies ( http://www.ebi.ac.uk/gwas/ ), insluitend baie neuropsigiatriese bevindings. Omdat algemene variante individueel klein effekte op skadelike eienskappe het, is groot monsters nodig vir GWAS. Veelvuldige kohorte van gevalle en kontroles met soortgelyke geografiese afkoms word gewoonlik genotipeer en meta-ontleed, met behulp van uitgebreide kwaliteitskontroleprosedures voor assosiasie-analise (Purcell et al., 2014) (en sien https://gigascience.biomedcentral.com/articles/ 10.1186/s13742-015-0047-8 https://www.cog-genomics.org/plink2).
GWAS -data word tipies op drie maniere ontleed:
Vereniging van individuele SNP's of gene. Binêre logistiese regressie word oor die algemeen gebruik om gevalbeheerverskil (0, 1 of 2 van 'n gespesifiseerde alleel, vir elke onderwerp) vir elke SNP (of algemene invoeging-skrap) te toets, met regstelling vir kovariate wat afkomsverskille (hoofkomponente of soortgelyke) weerspieël tellings uit 'n stel genoomwye SNP-genotipes). Gebaseer op ramings van die aantal "onafhanklike" toetse onder algemene SNP's gebaseer op LD -patrone, Bl < 5 × 10 - 8 word vir elke toets as "genoomwye betekenisvol" beskou (Dudbridge & Gusnanto, 2008). Soms word ook "gene-wyse" toetse gebruik om te toets of SNP's in of naby elke geen meer toevallig is as wat toevallig verwag is (de Leeuw, Mooij, Heskes, & Posthuma, 2015).
Vir 'n gegewe eienskap lewer ondergeskikte kohorte geen of min betekenisvolle resultate, maar bo sommige N. (die "buigpunt"), N. lineêr voorspel "treffers", omdat voldoende krag bereik is. Die sterkste assosiasies vir MDD het OK's
1.10 vir skisofrenie ( Schizophrenia Working Group of the Psychiatric Genomics Consortium, 2014 ), dus word baie groter monsters benodig.
Poligeniese ontledings. Hierdie metodes gebruik genoomwye algemene-SNP-inligting om meer te wete te kom oor die siekte en sy verwantskappe met ander siektes/eienskappe (Wray et al., 2014): (a)
Poligene risiko tellings (PRS of genetiese risikotellings, GRS) (Purcell et al., 2009 Wray et al., 2014) vereis dat assosiasiestatistieke as gewigte gebruik word (bv. log(OR) van 'n groot ontdekkingsmonster). Dan in 'n teiken monster, as byvoorbeeld SNP-allel "A" gewig W het, en onderwerp 1 2 A-allele dra, word 2⁎W by die telling van die vak gevoeg en word die telling opgesom oor 'n stel SNP's met min SNP-SNP LD. PRS kan die konsekwentheid van genetiese effekte in kohorte evalueer ("laat-een-uit" -ontledings) of oor groepe met verskillende diagnoses of eienskappe. Groter ontdekkingsmonsters voorspel meer variansie in PRS, wat die studie van individuele uitkomste moontlik maak.
Totale algemene-SNP-oorerflikheid van een eienskap, of gedeelde oorerflikheid oor twee eienskappe of subgroepe, kan beraam word deur gebruik te maak van genomiese-verwantskapmatriks-beperkte maksimum waarskynlikheid (GREML) (Wray et al., 2014), of die minder rekenaar-intensiewe LD -regressie (Bulik-Sullivan et al., 2015).
Pad ontledings bepaal of laer Bl-waardes wat toevallig verwag word, word waargeneem binne stelle gene met verwante biologiese funksies (de Leeuw et al., 2015).
Gene uitdrukking kan genoomwyd gemeet word met behulp van mikroskikkings met oligonukleotiedsonde, of deur sekwensiëring van boodskapper-RNA, in die bloed, brein of ander weefsels. Uitdrukking weerspieël beide oorgeërfde DNA-volgordevariasie en huidige fisiologiese toestand, met baie potensieel verwarrende veranderlikes. Grootskaalse studies van witbloedselle in MDD sal kortliks in die volgende afdeling bespreek word.
Deelnemers van die Britse biobank met Britse/Ierse afkoms is gekies op grond van self-gerapporteerde afkoms en toonaangewende hoofkomponente bereken uit SNP-data, wat lei tot 'n steekproefgrootte van 108.035 deelnemers met beskikbare genotipes wat skoongemaak en toegereken is aan 'n gekombineerde verwysingspaneel van 1000 genome en UK10K [sien Britse biobank dokumentasie vir besonderhede oor kwaliteitskontrole en toerekening, met steekproefkeuse na Robinson et al. (2017)]. Vir ons ontledings het ons Hapmap3 SNP's gekies, met geringe allelfrekwensie & gt0.01, 'n Hardy -Weinberg ewewigstoets Bl-waarde &gt1.0E−6, en toerekening info-telling &gt0.3. Die totale steekproef is ewekansig in twee stelle verdeel (n = 54,017 en n = 54,018), sonder bewyse vir verskille in demografiese veranderlikes (aanvullende materiaal, aanvullende tabel 1). Dit het ons in staat gestel om genetiese en fenotipiese korrelasies binne elke stel te skat, en ook die skatting van genetiese korrelasies tussen die twee onafhanklike stelle.
Eienskappe met & gt10,000 waarnemings in elke datastel is gekies vir analise. Die keuse van hierdie eienskappe sluit in die inspeksie van die verspreiding, en eienskappe met drasties nie-normale verspreidings is uitgesluit. Sleutelkovariate en uitsluitingsveranderlikes is vir alle eienskappe geïdentifiseer. Uitsluitings is op 'n eienskap-vir-eienskap basis hanteer. Byvoorbeeld, vakke is uitgesluit van analise vir spirometrie-eienskappe as hulle binne die laaste uur gerook het (sien Tabel S2). Die gevolge van seks, ouderdom, ouderdom 2 en toetssentrum is uit 'n lineêre model uit die data teruggetrek. Eienskappe wat verband hou met die kardiovaskulêre stelsel het die uitwerking gehad dat bloeddrukmedikasie teruggetrek is (die gebruik van medisyne is as 'n binêre veranderlike beskou). Geneties afgeleide hoofkomponente is ook as kovariate gebruik, maar slegs by die berekening van genetiese korrelasies en nie fenotipiese nie. Dit is gedoen om 'n situasie na te boots waarin genetiese inligting nie beskikbaar is nie, en dit is waar Cheverud se vermoede relevant is. Laastens is die residue getransformeer met 'n rang normale transformasie (Van der Waerden transformasie Lehmann 1975).
Fenotipiese korrelasies is beraam as Pearson-korrelasies tussen elke paar eienskappe, binne beide ontdekkings- en replikasiedatastelle (Figuur 1). 'n GWAS-analise is uitgevoer met behulp van PLINK 1.9 (Chang et al. 2015) vir elke eienskap in ontdekking- en replikasiemonsters afsonderlik, met behulp van 'n lineêre assosiasiemodel. Die verhouding van variansie toe te skryf aan genoomwye SNP's (SNP-oorerflikheid) en die genetiese korrelasie toe te skryf aan genoomwye SNP's is beraam uit die GWAS-opsommingstatistieke met behulp van 'n LD-telling regressie-analise soos geïmplementeer deur Bulik-Sullivan et al. (2015b) in die LDSC-sagtewarepakket, met behulp van LD-tellings wat uit die volledige datastel bereken is. Kortliks word genetiese afwykings (of kovariansies) geraam as 'n funksie van regressies van die vierkant (of produk) van assosiasieanalise z-statistieke van SNP's vir eienskappe (of pare eienskappe) op hul LD-tellings, waar 'n LD-telling die som is van LD r 2 gemaak deur die SNP met alle ander SNP's. Die metode veronderstel dat eienskappe 'n poligeniese genetiese argitektuur het. LD-telling skattings van genetiese korrelasies stem goed ooreen met dié wat gebaseer is op gemengde model-analise van volledige individuele-vlak genotipe data (bv., genetiese beperkte maksimum waarskynlikheid (GREML) in genoomwye komplekse eienskapanalise (GCTA) Yang et al. 2010 Lee et al. 2012), maar word bereik teen 'n klein fraksie van rekenaarhulpbronne, alhoewel met hoër SE (Bulik-Sullivan et al. 2015a Ni et al. 2017). Eienskappe met geskatte SNP-oorerflikheid &lt0.05 is verwyder, aangesien die skattings van genetiese korrelasie onstabiel is vir eienskappe met lae SNP-oorerflikheid. Sewentien eienskappe is gebruik in die finale analise (tabel 1), wat as morfologies gekenmerk is (n = 10) of nie -morfologies (n = 7), en daardeur genereer 45 paarsgewyse korrelasies binne die morfologiese eienskappe, 21 tussen niemorfologiese eienskappe en 70 korrelasies tussen eienskappe vir elke datastel. Genetiese korrelasies is ook geraam tussen alle pare eienskappe tussen die twee datastelle.
Skematiese diagram van statistiese ontledings wat uitgevoer is. 108 035 Britse Europese individue is eweredig in ontdekking- en replikasiedatastelle verdeel. Genetiese en fenotipiese korrelasies is binne groep bereken vir 17 eienskappe. Swart pyle wys die vergelykings wat uitgevoer is. Leë grys pyle dui vergelykings aan soortgelyk aan die ekwivalente grys pyl (m.a.w., die binne-replikasie, tussen-eienskap vergelyking is dieselfde as die binne-ontdekking, tussen-eienskap vergelyking). * Figuur 3, Tabel 2 en † Tabel 3.
Pearson -korrelasiekoëffisiënt, lineêre regressie en absolute ongelykheid (Willis et al. 1991), is bereken vir binne-eienskap, tussen-eienskap en alle eienskappe (saamgestel) in beide binne-datastel en tussen-datastel vergelykings (sien Figuur 1). Die verskil van die helling van die eenheidlyn is beoordeel deur die lineêre regressie van die kleinste kwadrate te vergelyk met 'n lineêre model met 'n helling van een. Die betekenis is dat die helling anders is as die een Bl & lt 0.003125, met Bonferroni -regstelling vir 16 toetse.
Vergelykings van die omgewingskorrelasies (re) en genetiese korrelasies is ook uitgevoer, waar (Aanvullende teks 1). Soortgelyke ontledings is uitgevoer as met die fenotipiese korrelasie, maar met behulp van die omgewingskorrelasie in die plek daarvan. Die resultate van die analise word in aanvullende figuur 1 en aanvullende tabel 3 getoon.
Laastens, in sensitiwiteitsontledings om die ooreenkoms van die struktuur van die matrikse te bepaal, is verskeie matriksooreenkomstetoetse toegepas, soos bespreek deur Roff et al. (2012). Daar word voorgestel dat 'n verskeidenheid van hierdie toetse gebruik moet word, aangesien dit moontlik is dat hulle nie almal sensitief is vir dieselfde verskille tussen matrikse nie. Die lukrake spiese, T-toets en T 2-toets, en gewysigde Mantel-toets is toegepas om fenotipiese en genetiese korrelasies te vergelyk. Die ewekansige spiese metode ondersoek of twee matrikse soortgelyk reageer op seleksie (Cheverud en Marroig 2007), die T-toets en T 2 -toets oorweeg die gelykheid deur die som van die absolute verskil of kwadraatverskil tussen matrikselemente te ondersoek, en die aangepaste Manteltoets kyk na die korrelasie tussen die matrikselemente. Resultate vir elk van die toetse word in Aanvullende Tabel 4 getoon.
Gegewe die steekproefgroottes beskikbaar, is fenotipiese korrelasies met hoë akkuraatheid beraam. Daar is geen huidige literatuur oor die verwagte SE of krag van LD-telling regressie nie, maar dit kan vergelyk word met dié wat verwag word van die lineêre gemengde model maksimum waarskynlikheid metode (GREML), wat SNP-oorerflikhede en genetiese korrelasies van GWAS genotipe data skat (Visscher) et al. 2014). Empiriese vergelykings het getoon dat die fout wat verband hou met die gebruik van LD -telling -regressie ∼50% groter is as die van GREML (Ni et al. 2017). Gebruik die GCTA-GREML-kragrekenaar wat deur Visscher ontwikkel is et al. (2014), die eienskap met die kleinste steekproefgrootte (hakbeendigtheid, n = 31,254/31,174) het 'n krag van "0,99" om die oorerflikheidsgrens van 0,05 op te spoor, met 'n SE van 0,0101. Die paar eienskappe met die laagste steekproefgrootte (hakbeendigtheid en geforseerde vitale kapasiteit) het 'n krag van 0,98 en 'n SE van 0,0219 om die genetiese korrelasie van -0,089 op te spoor, soos geraam deur LDSC. In vergelyking was die waargenome SE van LDSC 0,051, 'n bietjie meer as dubbel die wat vir tweeveranderlike GREML voorspel is, hoewel dit nog relatief laag is. Daarom kom ons tot die gevolgtrekking dat die Britse Biobank Pilot -data goed werk vir die ontledings wat uitgevoer is.
Die skrywers verklaar dat alle data wat nodig is om die gevolgtrekkings in die manuskrip te bevestig, volledig in die manuskrip verteenwoordig word. Aanvullende materiaal beskikbaar by Figshare: https://doi.org/10.25386/genetics.6213968.
ANTWOORDE — BEVOLKINGSGENETIESE PROBLEME
1) 'n Studie oor bloedgroepe in 'n populasie het die volgende genotipiese verspreiding gevind onder die mense wat gemonster is: 1101 was MM, 1496 was MN en 503 was NN. Bereken die alleelfrekwensies van M en N, die verwagte getalle van die drie genotipiese klasse (met die veronderstelling van ewekansige paring). Gebruik X2 en bepaal of hierdie populasie in Hardy-Weinberg-ewewig is of nie.
Frek van M = p = p2 + 1/2 (2pq) = 0,356 + 1/2 (0,482) = 0,356 + 0,241 = 0,597
Frekwensie van N = q = 1-p = 1 – 0,597 = 0,403.
VERWAGTE GENOTIPE-FREKWENSIES (as Hardy-Weinberg aanvaar word):
VERWAGTE AANTAL INDIVIDUE van ELKE GENOTIPE:
X2 (bereken) & lt X2 (tabel) [3.841, 1 df, 0.05 ls].
Kom dus tot die gevolgtrekking dat daar geen statisties beduidende verskil is tussen wat u waargeneem het en wat u onder Hardy-Weinberg verwag het nie. Dit wil sê dat u die nulhipotese nie verwerp nie en tot die gevolgtrekking kom dat die bevolking in HWE is.
2) 'n Wetenskaplike het die hoeveelheid polimorfisme in die allele bestudeer wat die ensiem Lactate Dehydrogenase (LDH) in 'n spesie minnow beheer. Uit een populasie is 1000 individue gemonster. Die wetenskaplike het die volgende frekwensies van genotipes gevind: AA = .080, Aa = .280 aa = .640. Bereken uit hierdie data die allelfrekwensies van die "A " en "a " allele in hierdie populasie. Gebruik die toepaslike statistiese toets om jou te help besluit of hierdie populasie in Hardy-Weinberg-ewewig was of nie.
p = Frekw A = 0,08 + 1/2 (0,28) = 0,08 + 0,14 = 0,22
AS die bevolking in HWE is, dan verwag u die volgende frekwensies:
Genotipe Verwagte getalle Waargenome getalle
AA 0,0484 X 1000 = 48,4 0,080 X 1000 = 80
Aa 0,3432 X 1000 = 343,2 0,280 X 1000 = 280
aa 0.6084 X 1000 = 608.4 0,640 X 1000 = 640
X2 = [(80 – 48.4)2/ 48.4] + [(280 – 343.2)2 / 343.2] + [(640 – 608.4)2/ 608.4]
X2 (bereken) & gt X2 (tabel), verwerp dus nulhipotese. Nie in HWE nie.
3) Die verbinding fenielthiokarbamied (PTC) smaak vir die meeste mense baie bitter. Die onvermoë om PTC te proe, word beheer deur 'n enkele resessiewe geen. In die Amerikaanse wit bevolking kan ongeveer 70% PTC proe terwyl 30% nie kan nie (nie-proewers is). Skat die frekwensies van die Proewer (T) en nie-proewer (t) allele in hierdie populasie sowel as die frekwensies van die diploïede genotipes.
Geskatte frekwensie t = q =vierkantswortel van q2=vierkantswortel van 0,30 = 0,5477
Frekw T = p = 1 – q = 1 – 0,5477 = 0,4523
Tt = 2pq = 2(0,4523)(0,5477) = 0,4956
4) In 'n ander studie van menslike bloedgroepe is gevind dat onder 'n bevolking van 400 individue 230 Rh+ en 170 Rh- was. As ons aanneem dat hierdie eienskap (dws Rh+) ​​beheer word deur 'n dominante alleel (D) , bereken die alleelfrekwensies van D en d. Hoeveel van die Rh+ individue sou verwag word om heterosigoties te wees?
Aantal dd -individue = 170, daarom is die frekwensie van die genotipe dd (q2) 170/400 = 0,425. Hieruit kan ons q as volg skat:
q = vierkantswortel van q2 = vierkantswortel van 0,425 = 0,652.
Die alleelfrekwensie van D is:
Gestel van HWE, is die genotefrekwensies soos volg:
Deur die verwagte genotipe frekwensies te gebruik, is die getal Dd onder die Rh+ individue:
5) Fenielketonurie is 'n ernstige vorm van verstandelike gestremdheid as gevolg van 'n seldsame outosomale resessiewe alleel. Ongeveer 1 uit 10 000 pasgebore Kaukasiërs word met die siekte geraak. Bereken die frekwensie van draers (dws heterosigote).
Gegewe bogenoemde, skat q van q2
q = vierkantswortel van q2 =vierkantswortel van 1/10,000 = vierkantswortel van 0,0001 = 0,01
Daarom, p = 1 – q = 1 – 0.01 = 0.99
Deur Hardy-Weinberg Law te gebruik, bereken die verwagte aantal individue van elke genotipe as:
Daarom word verwag dat 1,98% van die bevolking draers is.
6) Vir 'n menslike bloed is daar twee allele (genaamd S en s) en drie afsonderlike fenotipes wat met behulp van die toepaslike reagense geïdentifiseer kan word. Die volgende gegewens is geneem van mense in Brittanje. Onder die 1000 mense wat geneem is, is die volgende genotipe frekwensies waargeneem SS = 99, Ss = 418 en ss = 483. Bereken die frekwensie van S en s in hierdie populasie en voer 'n X2 -toets uit. Is daar enige rede om die hipotese van Hardy-Weinberg proporsies in hierdie populasie te verwerp?
Genotipe frekwensies waargeneem:
Frekwensie van S = p = p2 + 1/2 (2pq) = 0,099 + 1/2 (0,418) = 0,308
Frekwensie van s = q = 1 – p = 1 – 0.308 = 0.692.
Verwagte genotipe frekwensies:
Ss = 2pq = 2 (0.308) (0.692) = 0.426
Verwagte aantal individue:
X2 (bereken) & lt X2 (tabel) [3.841, 1 df by 0.05 ls).
Moet daarom die nulhipotese verwerp en tot die gevolgtrekking kom dat die populasie in HWE is.
7) 'n Plantkundige ondersoek 'n populasie van plante waarvan die kroonblaarkleur beheer word deur 'n enkele geen waarvan die twee allele (B & amp B1) kodominant is. Sy vind 170 plante wat homosigoties bruin is, 340 plante wat homosigoties pers is en 21 plante waarvan die blare persbruin is. Is hierdie bevolking in HWE (moenie vergeet om die korrekte statistiese toets te doen nie)? Bereken "F " (intelingskoëffisiënt) en verduidelik wat in hierdie populasie gebeur.
Freq. van bruin (BB) = p2 = 170/531 = 0.32
Freq. van persbruin (B1B) = 2pq = 21/531 = 0,04
Freq. van pers (B1 B1) = q2 = 340/531 = 0,64.
Frekwensie van B = p = p2 + 1/2 (2pq) = 0.32 + 1/2(0.04)
Frek van B1 = q = 1- p = 1 – 0.34
B1B = 2 pq = 2 (0,34) (0,66) = 0,4488
X2 = (170-61.4) 2 /61.4 + (21-238.3) 2 /238.3 + (340-231.3) 2 /231.3
Veelvuldige allele: betekenis, kenmerke en voorbeelde | Gene
Die woord alleel is 'n algemene term om die alternatiewe vorme van 'n geen aan te dui of kontrasterende geenpaar wat die alternatiewe vorm van 'n geen aandui, word alleel genoem. Hierdie allele is voorheen deur Bateson beskou as 'n hipotetiese vennoot in die Mendeliese segregasie.
In Mendeliese erfenis is 'n gegewe lokus van chromosoom deur twee soorte gene beset, dit wil sê 'n normale geen (vir ronde saadvorm) en ander sy mutante resessiewe geen (gerimpelde saadvorm). Maar dit is moontlik dat die normale geen nog baie mutasies in ertjies kan toon, behalwe die een vir plooie. Hier sal die lokus beset word deur normale allele en sy twee of meer mutante gene.
Drie of meer soorte gene wat dieselfde lokus in die individuele chromosoom inneem, word dus meervoudige allele genoem. Kortom, baie allele van 'n enkele geen word veelvuldige allele genoem. Die konsep van veelvoudige allele word beskryf onder die term "meervoudige allelisme ".
Dawson en Whitehouse in Engeland het die term panallel voorgestel vir al die geenmutasies by 'n gegewe lokus in 'n chromosoom. Dit verskil van die veelvoudige faktor in een opsig dat veelvuldige faktore verskillende lokusse inneem terwyl allele dieselfde lokus inneem.
"Drie of meer soorte gene wat dieselfde lokus beset, word na verwys as veelvuldige allele." Altenburg
Kenmerke van veelvuldige Allele:
1. Die studie van veelvuldige allele kan in populasie gedoen word.
2. Meervoudige allele is op homoloë chromosome op dieselfde lokus geleë.
3. Daar is geen oorgang tussen die lede van veelvoudige allele nie. Oorkruising vind slegs tussen twee verskillende gene plaas (inter-generiese rekombinasie) en vind nie binne 'n geen plaas nie (intrageniese rekombinasie).
4. Veelvuldige allele beïnvloed slegs een of dieselfde karakter.
5. Veelvuldige allele toon nooit komplementering met mekaar nie. Deur komplementeringstoets kan die alleliese en nie-alleliese gene goed gedifferensieer word. Die produksie van wildtipe fenotipe in 'n trans-heterosigote vir 2 mutante allele staan ​​bekend as komplementasietoets.
6. Die wilde tipe (normale) alleel is byna altyd dominant terwyl die ander mutante allele in die reeks dominansie kan toon of daar 'n intermediêre fenotipiese effek kan wees.
7. As twee van die veelvoudige allele gekruis word, is die fenotipe van 'n mutante tipe en nie die wilde tipe nie.
8. Verder, F2 geslagte uit sulke kruise toon 'n tipiese monohibriede verhouding vir die betrokke karakter.
Voorbeelde van veelvuldige Allele:
1. Vlerke van Drosophila:
In Drosophila is vlerke gewoonlik lank. Daar het twee mutasies op dieselfde lokus in verskillende vlieë voorgekom, een veroorsaak vestigiale (verminderde) vlerke en ander mutasie wat gevlekte (minder ontwikkelde) vlerke veroorsaak het. Beide vestigial en antlered is allele van dieselfde normale geen en ook van mekaar en is resessief vir die normale geen.
Gestel vestigial word voorgestel deur die simbool 'vg ' en antlered wing deur 'vg a '. Die normale alleel word voorgestel deur die simbool +.
Daar is dus drie rasse van Drosophila:
(iii) Gewei vg a vg a (vg a /vg a )
'n Kruising tussen 'n langgevleuelde normale vlieg en 'n ander met vestigiale vlerke of geweide vlerke word hieronder voorgestel:
Wanneer 'n vlieg met vestigiale vlerk gekruis word met 'n ander vlieg met gewei vlerke, die F1 basters is intermediêr in vlerklengte wat wys dat nie een van die gemuteerde geen dominant oor die ander is nie. Hierdie baster word soms gesê as die vestigiale geweide verbinding en bevat twee gemuteerde gene op dieselfde lokus. Hulle toon Mendeliese segregasie en rekombinasie.
Behalwe die vestigiale en gevlekte vleuel wat hierbo beskryf is, vind daar verskeie ander mutasies op dieselfde lokus plaas wat tot vlekke, bandvlerke of geen vlerke, ens. Lei. Dit is alles veelvuldige allele.
Noue skakeling versus allelisme:
As ons aanneem dat hierdie mutante gene, vestigiaal en antlered, nie allelies op verskillende lokasies geleë is in plaas van op dieselfde lokus in verskillende chromosome so nou gekoppel is dat daar geen oorgang tussen hulle is nie, sal die mutante geen die uitdrukking van aangrensende normale onderdruk allele tot 'n sekere mate.
Hierdie nou gekoppelde gene word pseudo -allele genoem, en hierdie onderdrukking is die gevolg van posisie -effek. Dus kan sigbare of skynbare gevalle van allelisme verklaar word op die veronderstelling van noue koppeling.
Nog 'n voorbeeld van veelvuldige allele is die oogkleur in Drosophila. Die normale kleur van die oog is rooi. Mutasie het hierdie rooi oogkleur na wit verander. Ander mutasies by wit lokus het plaasgevind wat die rooi oogkleur verander het na verskeie ligter skakerings soos kersie, appelkoos, eosien, romerig, ivoor, bloed ens., is ook sigbaar en is as gevolg van veelvuldige allele.
'n Kruising tussen die twee mutante vorms, produseer intermediêre tipe in die F1 behalwe wit- en appelkoosrasse wat nie allele is nie, maar nou verbind gene.
2. Deklaagkleur in konyn:
Die kleur van die vel by konyne word beïnvloed deur 'n reeks veelvoudige allele. Die normale velkleur is bruin. Daarbenewens is daar wit rasse genaamd albino en Himalaja as die mutante rasse. Die Himalaja is soortgelyk aan albino, maar het 'n donkerder neus, oor, voete en stert. Die mutante gene albino (a) en Himalaja (a h) beslaan dieselfde lokus en is allelies. Beide albino en Himalaja is resessief vir hul normale allel (+).
'n Kruising tussen 'n albino en Himalaja produseer 'n Himalaja in die F1 en nie intermediêr soos gewoonlik in die geval van ander veelvoudige allele nie.
3. Selfsteriliteit in plante:
Kolreuter (1764) beskryf selfsteriliteit in tabak (Nicotiana longiflora). Die rede is deur Oos gedoen. Hy beskryf dat selfsteriliteit te wyte is aan 'n reeks allele wat as s aangedui word1, s2, s3 en s4 ens. die basters S1/S2 of S.1/S3 of S3/S4 is selfsteriel omdat stuifmeelkorrels van hierdie variëteite nie ontwikkel het nie, maar stuifmeel van S1/S2 was effektief en bevrug met S3/S4.
Die gene wat selfsteriliteit in plante veroorsaak, veroorsaak waarskynlik die effek daarvan deur die groeitempo van die stuifmeelbuise te beheer. In versoenbare kombinasies groei die stuifmeelbuis al hoe vinniger as dit die ovule nader, maar in nie-geskikte kombinasies vertraag die stuifmeelbuis aansienlik, sodat die blom verdor voordat bevrugting kan plaasvind.
4. Bloedgroepe in die mens:
Verskeie gene in die mens produseer veelvuldige alleliese reekse wat 'n interessante en belangrike fisiologiese eienskap van die menslike rooibloedselle affekteer. Die rooibloedselle het spesiale antigeneienskappe waarmee hulle reageer op sekere spesifieke komponente (teenliggaampies) van die bloedserum.
Die antigeen-teenliggaam-verhouding is een van die groot spesifisiteite soos die tussen slot en grendel. Elke antigeen en sy geassosieerde teenliggaampies het 'n eienaardige chemiese konfigurasie. Landsteiner het in 1900 ontdek dat wanneer die rooi selle van een persoon in die bloedserum van 'n ander persoon geplaas word, die selle saamklonter of saamgeklonter word.
As bloedoortappings tussen persone van twee sulke onversoenbare bloedgroepe plaasgevind het, sal die oorgedraagde selle waarskynlik die kapillêre in die ontvanger saamtrek en sluit, wat soms tot die dood kan lei.
Sulke reaksies het egter slegs plaasgevind wanneer die selle van sekere individue in serum van sekere ander persone geplaas is. Daar is gevind dat alle persone in vier groepe ingedeel kan word met betrekking tot die antigeen -eienskap van die bloedselle.
Groot aantal persone is deur middel van die agglutinasietoets in hierdie vier groepe ingedeel en die verspreiding van bloedgroepe in die nageslag van ouers van bekende bloedgroepe is bestudeer. Die bewyse toon dat hierdie bloedeienskappe bepaal word deur 'n reeks van drie allele gene I A, I B en i, soos volg:
I A is 'n geen vir die produksie van die anti-gin A. I B vir antigeen B, en i vir geen antigeen nie. Die bestaan ​​van hierdie allele by die mens en die geval waarmee die bloedgroepe geïdentifiseer kan word, het duidelike praktiese toepassings in bloedoortapping, gevalle van betwiste persentasie en beskrywing van menslike bevolkings.
Die allele van hierdie gene wat 'n verskeidenheid biochemiese eienskappe van die bloed beïnvloed, werk so dat elke allel in die heterosigotiese verbinding I A I B sy eie eienskappe en spesifieke effek vertoon. Die selle van die heterosigoot bevat beide antigene A en B. Aan die ander kant toon I A en I B algehele oorheersing oor i, wat beide antigene ontbreek.
Tabel wat moontlike bloedgroepe van kinders van ouers van verskillende bloedgroepe toon.
5. Die 'Rhesus' bloedgroep in die mens:
'n Baie interessante reeks allele wat die antigene van menslike bloed beïnvloed, is ontdek deur die werk van Landsteiner, Wiener, Race, Levine, Sanger, Mourant en verskeie ander.
Die oorspronklike ontdekking was dat die rooibloedselle geagglutineer word deur 'n serum wat voorberei is deur konyne teen die bloed van Rhesus -aap te immuniseer. Die antigeen wat vir hierdie reaksie verantwoordelik was, word gevolglik die Rhesus-faktor genoem en die geen wat hierdie eienskap veroorsaak, word aangedui as R-Rh of Rh-rh.
Belangstelling in hierdie faktor is gestimuleer deur Levine' se studie van 'n kenmerkende vorm van bloedarmoede, bekend as Erythroblastosis foetalis, wat af en toe by pasgebore babas voorkom.
Daar is gevind dat die babas wat aan hierdie bloedarmoede ly, gewoonlik Rh-positief is en so ook hul vaders maar hul moeders is Rh-negatief. Die oorsprong van die siekte is soos volg verduidelik: Die Rh + fetus wat in die baarmoeder van 'n Rh – moeder ontwikkel, veroorsaak die vorming van moeder' se bloedstroom van anti-Rh-teenliggaampies.
Hierdie teenliggaampies, veral as gevolg van 'n opeenvolging van verskeie Rh + swangerskappe, kry voldoende krag in die moeder' se bloed sodat hulle die rooibloedselle van die fetus kan aanval. Die reaksie tussen hierdie teenliggaampies van die moeder en die rooiselle van haar ongebore kind veroorsaak hemolise en bloedarmoede, dit kan ernstig genoeg wees om die dood van die pasgebore baba of aborsie van die fetus te veroorsaak.
Die bloedstroom van 'n moeder wat 'n eritroblastotiese baba gehad het, is 'n baie kragtiger en geriefliker reagens as seras van konyne, geïmmuniseer deur bloed van rhesus aap om die bloed van ander persone te toets om Rh + van Rh – individue te onderskei met behulp van sulke seras van 'n vrou wat eritroblastotiese babas gehad het, is ontdek dat: daar nie een bestaan ​​nie, maar verskillende soorte Rh + en Rh-persone. Daar is verskillende Rh -antigene wat deur spesifieke antisera opgespoor word.
Dus, 'n Rh – vrou wat tydens swangerskap geïmmuniseer is deur die Rh + kinders kan in haar bloed serum teenliggaampies hê, wat nie net Rh+ rooi selle agglutineer nie, maar ook selle van 'n paar persone wat bekend is as Rh –.
Deur selektiewe absorpsie kan twee soorte teenliggaampies van so 'n serum geskei word, een bekend as anti-D wat slegs Rh + -selle agglutineer (= koaguleer), die ander bekend as anti-C wat spesifieke skaars tipes Rh – agglutineer. 'N Ander spesifieke teenliggaam, bekend as anti-c, versamel alle selle sonder C.
Met hierdie drie antisera kan ses soorte bloed herken word. Studies van ouer en kinders toon aan dat persone van tipe Cc heterosigoties is vir 'n allel C-bepaling van C-anti-gena. CC-persone is homosigoties vir C en cc is homosigoties vir c. Daar is natuurlik geen dominansie nie, elke alleel produseer sy eie antigeen in die heterosigote soos in die AB-bloedgroep.
Geen anti -serum is beskikbaar vir die opsporing van d nie; die alternatief vir D. D + persone kan heterosigoties of homosigoties wees. Die genotipes van sulke persone kan egter diagnose van hul nageslag wees, byvoorbeeld D + persoon wat 'n d – kind het, word daardeur as Dd getoon.
Twee ander spesifieke teenliggaampies, anti-E en anti-c is gevind. Dit ontdek die antigene E en e bepaal deur 'n paar allele E en e. Die drie elementêre tipes antigene C-c, D en E-e, kom voor in vaste kombinasies wat altyd saam geërf word as allele van 'n enkele geen. Wiener en Fisher het die bestaan ​​van 'n reeks van agt verskillende alternatiewe rangskikkings van hierdie drie tipes Rh-antigene getoon en dit deur middel van die volgende simbole uitgedruk.
Die Rh-stelsel van allele:
Allelisme word dus deur kruisteling-eksperimente bepaal. As een geen hom as dominant oor die ander gedra, is die gevolgtrekking dat hulle allele is en dat hulle identiese lokusse in homoloë chromosome inneem wanneer twee gene hulself as dominant teenoor ander gene gedra. Hulle moet identiese lokusse in die chromosoom beset. Wanneer meer as 'n paar allele voorkom ten opsigte van enige karakter in oorerwing, staan ​​die verskynsel bekend as meervoudige allelisme.
Daar is nie veel verskil tussen die twee teorieë van Wiener en Fisher nie. Volgens Wiener is daar verskeie variasies van een geen, maar volgens Fisher se siening is drie verskillende gene wat baie na aan mekaar lê, verantwoordelik vir verskille.
Die teenoorgestelde van poligeen -effek staan ​​bekend as pleiotropisme, dit wil sê 'n enkele geen beïnvloed of beheer baie karakters. Byvoorbeeld, geen vir vestigiale vlerk beïnvloed die aard van halters (gemodifiseerde balanseerders van Drosophila). Die halsters is nie normaal nie, maar verminder in vlieë met vestigiale vlerke. Die vestigiale geen beïnvloed ook die posisie van dorsale hare wat in plaas van horisontaal vertikaal blyk te wees.
Hierdie geen beïnvloed ook die vorm van spermatheca dws, die vorm van spermatheca word verander die aantal eierstringe in die eierstokke word verminder in vergelyking met normaal wanneer die vestigiale larwes goed gevoed word, maar relatief verhoog wanneer hulle swak gevoer word lewensduur en vrugbaarheid of vrugbaarheid verlaag word, en daar is nog ander verskille.
Teorieë van alleisme:
Verskeie teorieë is voorgehou om die aard van allelisme se oorsprong en voorkoms te verduidelik.
1. Teorie van puntmutasie:
Volgens hierdie teorie het veelvuldige allele ontwikkel as gevolg van mutasies wat op dieselfde lokus maar in verskillende rigtings voorkom. Daarom is al die verskillende vlerklengtes van Drosophila noodwendig die gevolg van mutasies wat op dieselfde lang normale vlerklokus in verskillende rigtings plaasgevind het.
2. Teorie van noue koppeling of posisionele pseudoallelisme:
Volgens hierdie siening is die veelvoudige allele nie die geenmutasies op dieselfde lokus nie, maar beslaan hulle verskillende lokusse wat naby in die chromosoom geleë is. Daar word gesê dat hierdie gene wat nou gekoppel is by verskillende lokusse, pseudo-allele is en die uitdrukking van hul normale gene beïnvloed, d.w.s. posisie-effek.
3. Heterochromatien teorie van allelisme:
Soms word heterochromatien geassosieer met die gene as gevolg van chromosomale breuk en herrangskikking. Hierdie heterochromatiendeeltjies onderdruk die aard van die betrokke gene as gevolg van posisie -effek.
By mielies is die posisie -effek soms te wyte aan transponering (verandering van plek of volgorde) van baie klein deeltjies heterochromatien. Daar is ook tekens of tekens dat deeltjies van verskillende soorte heterochromatien die uitdrukking van normale geen in verskillende grade onderdruk.
By Drosophila kan die appelkoos 'n gedeeltelik onderdrukte rooi (normale) en wit heeltemal onderdrukte rooi wees, terwyl appelkoos en wit baster rooi of intermediêr kan veroorsaak deur ongelyke oorgang. Bogenoemde teorieë verduidelik op een of ander manier nie die spesifieke geval van allelisme nie, en dit is moontlik dat al die drie teorieë in verskillende gevalle van toepassing is.
Belangrikheid van veelvuldige allelisme:
Die studie van veelvuldige allele het ons kennis van oorerwing vergroot. Volgens T.H. Morgan, 'n groot kennis van die aard van die gene kom uit verskeie allele. Hierdie allele dui daarop dat 'n geen op verskillende maniere kan muteer en verskillende effekte kan veroorsaak. Meervoudige allelisme stel ook die idee voor dat verskillende hoeveelhede heterochromatien die gene in verskillende mate of ruimte voorkom.
1. Pseudo -allele:
Allele is verskillende vorme van dieselfde geen wat op die ooreenstemmende lokusse of dieselfde lokus geleë is. Soms is gevind dat nie-homoloë gene wat naby geleë is, maar verskillende lokusse, dieselfde karakter beïnvloed op dieselfde manier asof dit verskillende vorme of allele van dieselfde geen is. Dit word as pseudo -allele gesê. Hierdie pseudo-allele wat ten nouste met mekaar verbind is, toon herkombinasies deur oor te steek, anders as die allele.
2. Penetrasie en ekspressiwiteit:
Bloot 'n resessiewe geen produseer sy fenotipiese effek in homosigotiese toestand en 'n dominante geen produseer sy fenotipiese effek, hetsy in homosigotiese of heterosigotiese toestand. Sommige gene versuim om hul fenotipiese effek te produseer wanneer dit moet. Die vermoë van 'n geen om sy effek te produseer, word penetrasie genoem.
Die persentasie penetrasie kan verander word deur die omgewingstoestande soos vog, ligintensiteit, temperatuur, ens te verander. 'N Geen wat altyd die verwagte effek lewer, het 'n 100 persent penetansie. As die fenotipiese effek daarvan slegs 60 persent van die individue wat dit bevat geproduseer word, word gesê dat dit 60 persent penetrasie toon.
In Gossypium produseer 'n mutante geen gekreukelde blaar.Al die blare wat in die normale seisoen geproduseer word, is gekreukel, maar sommige van die blare wat laat in die seisoen geproduseer word, toon nie hierdie karakter nie en is normaal. Dit verteenwoordig dat penetrasie nul is, of met ander woorde die geen is nie-penetrant. Soms is daar groot variasie in die wyse waarop 'n karakter in verskillende plante uitgedruk word.
In Limabone is daar 'n variëteit met die naam venturra, waar 'n dominante geen verantwoordelik is vir die punte en rande van die blare van die saailinge wat gedeeltelik tekort aan chlorofil het. Soms word slegs die marges bewerkstellig en soms slegs die wenke. Met ander woorde, hierdie enkele geen kan homself op 'n verskeidenheid maniere uitdruk wat soos 'n aantal karakters kan lyk. Hierdie geen moet dan veranderlike ekspressiwiteit vertoon.
Of 'n geen uitgedruk word, word aangedui deur die term penetrance, terwyl die term ekspressiwiteit die mate van sy uitdrukking aandui.
Soms kom 'n dominante geen in twee of meer vorme voor. Hierdie veelvoudige dominante allele lewer dieselfde fenotipiese effek in homosigotiese toestand, maar die effek daarvan toon 'n klein verskil in heterosigotiese toestand.
In Drosophila is die geen vir rooi oogkleur dus dominant oor wit. Die rooi geen sal donkerrooi kleur produseer in die homosigotiese toestand, maar in kombinasie met die wit alleel produseer die geen vir rooi kleur 'n donkerrooi kleur in vlieë van Sowjet-Rusland, maar dieselfde kombinasie in die vlieë wat uit die VSA kom produseer 'n ligrooi kleur . Dit beteken wel dat dominante geen vir rooi kleur in twee vorme voorkom. Dit word as isoallele gesê.
Karakters is die gevolg van interaksie tussen die genotipe en die omgewing. As 'n geen muteer, verander die fenotipiese effek daarvan ook. Soms veroorsaak 'n verandering in die omgewing 'n sigbare verandering in die fenotipe van die normale geen, wat lyk soos die mutant wat reeds bekend is.
Die effek van die normale geen onder die veranderde omgewing is 'n nabootsing of nabootsing van die mutante geen. So 'n nabootsing wat deur omgewingsveranderinge veroorsaak word, is deur Goldschmidt as fenokopie bestempel.
By hoenders is 'n mutante geen verantwoordelik vir die karakter, ruïneloosheid, waarin die stertgewerwelde en stertvere nie ontwikkel nie. Rumpeloosheid word ook veroorsaak as 'n fenokopie wanneer normale eiers wat nie die gen vir rumpless het nie, met insulien behandel word voor inkubasie.
Fenokopieë van ander mutante gene word ook in Drosophila geproduseer deur hoë temperatuur behandeling van die larwes vir kort periodes. Daar is ook gevind dat verskillende of nie-alleliese gene dieselfde fenotipe kan produseer. Hierdie verskynsel word gesê as genetiese nabootsing of genokopie.
5. Xenia en Metaxenia:
Die onmiddellike effek van vreemde stuifmeel op sigbare karakters van die endosperm word xenia genoem. Die 'xenia' term is gegee deur Focke (1800). Dit is in mielieplant bestudeer. As 'n wit endosperm -variëteit oop is bestuif in die veld waar daar ook plante van die geel endosperm -variëteit is, bevat die stokke wat ontwikkel, 'n mengsel van geel en wit sade.
Die geel kleur van die endosperm in die geel sade is die gevolg van bevrugting deur stuifmeel van die geel variëteit. Die geel kleur dui aan dat die sade basters is en die wit sade homosigoties is.
Die geel kleur van die endosperm is dominant oor wit en wanneer die plante wat uit die geel sade gekweek word selfbestuif word, word geel en wit sade in die verhouding van 3:1 geproduseer. Nog 'n voorbeeld van xenia kan geïllustreer word. As 'n suikermielies (mielies) deur 'n styselagtige variëteit bestuif word, is die endosperm styselagtig omdat die styselgeen wat deur die stuifmeel ingebring word, dominant oor sy suikerhoudende alleel is.
Dit is die term wat gebruik word om die effek van vreemde stuifmeel op ander weefsels wat aan die moederplant behoort, buite die endosperm en embrio, te beskryf. Dit is soms duidelik in die vrugte- en saadhuid.
By komkommervrugte word die velkleur deur die stuifmeelkorrels in lemoene beïnvloed, die kleur en geur van die vrugte word deur die stuifmeelouer beïnvloed. Dieselfde geld vir vaagheid en haarlengte in katoen. Daar word voorgestel dat metaxenie -effekte die gevolg kan wees van sekere hormone wat deur die endosperm en die embrio afgeskei word.