Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità

Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità (SZTPA)

Raccolta lucidi n.2: Le leggi di Mendel

Tipologie dei caratteri genetici in produzione animale

CARATTERI QUALITATIVI CARATTERI QUANTITATIVI distinti in classi di frequenza con variabilità continua (e misurabile) (*) determinati solo dal genotipo determinati dal genotipo e dall'ambiente presenza di un controllo genetico semplice (una o poche coppie di geni) presenza di un controllo genetico complesso (sistemi poligenici) scarsa o nulla importanza economica (ad eccezione dei geni maggiori o QTL - Quantitative Traits Loci) notevole importanza economica utili per la differenziazione fenotipica (caratteri morfologici semplici) o per caratteri produttivi (geni maggiori) utili per la selezione (caratteri produttivi) (*) accanto ai caratteri continui (quali produzione di latte, altezza al garrese, ecc.), appartengono, dal punto di vista genetico a questo gruppo anche: - i caratteri meristici, che si misurano solo con numeri interi (numero di suinetti per figliata, ecc.) - i caratteri a soglia (presentano solo due fenotipi, ad es .: sano/malato) Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1° ANNO, 2° SEM)

Conteggio di soggetto

Conteggio di soggetto per colore

7 6 5 3 R 122 4 N 123 3 2 5 R 124 6 N 125 7 N 126 8 R 127 9 N 128 10 R 129 altezza 150 140 130 120 110 100 90 80 70 60 50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM) n. = 10 media = 124,50 dev. st. = 3,02 2 CLASSI 10 CLASSI DA 1 CM 100 CLASSI DA 0,1 CM 1000 CLASSI DA 0,01 CM soggetto colore altezza 1 N 120 2 N 121 4 1 0 N R colore ¥

I legge di Mendel (nel caso di dominanza completa)

Es .: il gene MC1R (melanocortin receptor 1, locus Extension) (presente nei bovini in diverse forme, fra cui: «Ed>> che codifica per il nero; «e» che codifica per il rosso) P x NB: un soggetto a genotipo omozigote (EdEd oppure ee) produce un unico tipo di gameti per quel locus, rispettivamente solo «Ed» oppure solo «e». Genotipo EdEd x ee Fenotipo Nero Rosso Gameti Ed e F1 Fenotipo nero Genotipo Ede Gameti Ed, e Frequenza 100% genotipica Frequenza fenotipica 100% Un soggetto con genotipo Ede produce invece due tipi di gameti: Ed, e. In pratica nello stesso locus ci sono le due forme alleliche: Ed e Alla meiosi ciascuno dei due va in un gamete. Otterremo quindi DUE tipologie di gameti (spermatozoi o ovuli), una con «Ed» e una con «e» Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1° ANNO, 2° SEM)

I legge di Mendel (con dominanza incompleta)

Es .: gene W nella razza Shorthorn. P x Genotipo WW x WW Fenotipo Bianco rosso Gameti W w F1 Genotipo Ww Fenotipo ubero Gameti W, w Frequenza genotipica 100% Frequenza fenotipica 100% Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

Il quadrato di Punnett

È un diagramma utilizzato in biologia per determinare la probabilità con cui si manifestano i diversi genotipi derivati dalla combinazione di diversi gameti (maschili e femminili). Non è altro che una tabella a doppia entrata. In pratica serve a determinare le combinazioni tra alleli, che possono appunto essere DOMINANTI (convenzionalmente indicati con lettera maiuscola) o recessivi (convenzionalmente indicati con lettera minuscola) E' utilizzato in biologia anche per determinare la probabilità con cui si manifestano i diversi fenotipi derivati dall'incrocio di diversi genotipi (vedi più avanti Legge di Hardy-Weinberg)

GAMETI genotipi A a A AA Aa a aA aa Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

II legge di Mendel (nel caso di dominanza completa)

F1 X Genotipo Ede X Ede Fenotipo Nero Nero Gameti Ed, e Ed, e F2 Genotipo EdEd Ede Ede ee Ed e Nero Nero Rosso Ed EdEd Ede Frequenza genotipica 25% 50% 25% e Ede ee Frequenza fenotipica 3 1 GAMETI da F1 GENOTIPI F2 Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

II legge di Mendel (nel caso di dominanza incompleta)

F1 X Genotipo Ww X Ww Fenotipo Ubero Ubero Gameti W, w W, w F2 Genotipo WW Ww wW WW W WW Ww Frequenza genotipica 25% 50% 25% Frequenza fenotipica 1 2 1 GAMETI da F1 W w Bianco Ubero Rosso w Ww WW GENOTIPI F2 Corso di Zootenica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

III legge di Mendel (nel caso di dominanza completa)

Es .: 2 loci su cromosomi diversi: locus Extension (colore): locus Spotting (pezzatura): Ed : nero; e: rosso S: uniforme; s: pezzato P X @ 1997 Oklahoma State University genotipo E'E'SS eess Fenotipo Nero, uniforme Rosso, pezzato gameti Ed, S e, s F1 genotipo Ed e Ss oppure Ed e s S Fenotipo Nero, uniforme E'S Eds gameti eS es NB: un soggetto con genotipo Ede/Ss produce quattro tipi di gameti: EdS Eds eS es. In pratica, nel caso di loci sugli stessi cromosomi: Ed e Ed e oppure S s s S 1 1 cromosoma 1 1 Ciascun allele di un locus si può trovare in un gamete indifferentemente con uno o l'altro allele dell'altro locus. Alla meiosi ciascuna coppia va in un gamete, che quindi si dividono in due tipologie (ma non sono indipendenti) Nel caso di geni su cromosomi diversi: Ede Ss Ed e s S 1 1 2 2 cromosoma 11 2 2 Stessa cosa, però qui sono indipendenti i 4 gameti Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

III legge di Mendel (con dominanza completa): F2

gameti E'S Eds eS es E'E'SS nero unif. E'E'Ss nero unif. EdeSS nero unif. EdeSs nero unif. E'S 1997 Oklahoma State University 1997 Oklahoma State University do 1997 Oklahoma State University EdE'Ss nero unif, EdEdss nero pezz. EdeSs nero unif. Edess néro pezz. Eds 1997 Oklahoma State University do 1997 Oklahoma State University EdeSS nero unif. EdeSs eeSS rosso unif. eeSs rosso unit. Mangimi Mangimi 0 1997 Oklahoma State University de 1997 Oklahoma State University eeSs eess rosso pezz. es 0 1997 Okinhomo State University Quindi, in questo esempio, essendo interessati 2 loci (colore del mantello e pezzatura), avremo: 16 combinazioni geniche 42 =4n 9 combinazioni genotipiche 32=3n 4 combinazioni fenotipiche 22= 2" EdeSs nero unif, Edess nero pezz. rosso unif. ove n = numero dei loci Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

III Legge di Mendel (dominanza completa)

Riassumendo, in F2 avremo: 16 combinazioni geniche, che derivano da 4 x 4 classi gametiche); 9 combinazioni genotipiche: 4 combinazioni fenotipiche in rapporto 9:3:3:1 9 animali a mantello NERO UNIFORME Ed- S- 3 animali a mantello NERO PEZZATO Ed- ss 3 animali a mantello ROSSO UNIFORME ee S- 1 animale a mantello ROSSO PEZZATO ee ss 1 EdEdSS 2 EdEdSs 2 EdeSS 4 EdeSs 1 EdEdss 2 Edess 1 eeSS 2 eeSs 1 eess Le classi con 9 e 1 soggetti sono dette parentali Le classi con 3 e 3 soggetti sono dette ricombinanti Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

Altri esempi per esercitarsi

Nel cavallo: esempio di dominanza totale: il mantello grigio

1ª legge di Mendel

GG (grigio) allele G allele G allele g Gg Gg gg (non grigio) allele g Gg Gg Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1° ANNO, 2° SEM)

2ª legge di Mendel

Gg allele G allele g allele G GG Gg Gg allele g Gg gg Per verificare se un cavallo grigio è omozigote o eterozigote, andrebbe accoppiato con uno non grigio (sicuramente gg). In tal modo: Questo metodo si chiama BACKCROSS (accoppiamento di un soggetto a genotipo sconosciuto con l'omozigote recessivo) grigio eterozigote dà 50% grigi e 50% non grigi Gg allele G allele g allele g Gg gg Gg gg grigio omozigote dà 100% grigi GG allele G allele G allele g Gg Gg gg allele g Gg Gg Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

Nel cavallo: esempio di dominanza parziale: il gene di diluizione del colore ccr

Gene C : colore normale; gene ccr : colore crema (gene di diluizione)

1ª legge di Mendel

sauro CC allele C allele C Pseudoalbino (cremello) cereer allele cer palomino Ccer palomino Cecr allele cer palomino Ccer palomino Cecr 1ª legge di Mendel baio CC allele C allele C buckskin buckskin allele cer Perlino cercer buckskin buckskin allele cer Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)

Palomino x Palomino: 1 sauro, 2 palomino, 1 pseudoalbino

Cecr 2ª legge di Mendel palomino allele C allele cer palomino allele C sauro CC Ccer Cecr palomino pseudoalbino allele cer Cecr cereer

Palomino x Sauro: 2 sauro, 2 palomino

2ª legge di Mendel palomino allele C Ceer allele cer palomino allele C sauro CC Ceer sauro CC palomino allele C sauro CC Ceer

Pseudoalbino x Sauro: 4 palomino

2ª legge di Mendel pseudoalbino allele cer allele cer palomino palomino allele C Cecr Cecr sauro CC palomino palomino allele C Ceer Ceer Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1° ANNO, 2° SEM)

Linkage

La regola generale prevede che i geni di una coppia di alleli segreghino indipendentemente rispetto a quelli di altre coppie (III L. di Mendel). In realtà questo avviene solo se i geni sono su CROMOSOMI DIVERSI Geni posti sullo stesso cromosoma, in assenza di crossing over segregano congiuntamente (associazione genica o linkage) Es .: nei polli gene F (piumaggio arricciato), f (piumaggio normale) gene I (colore bianco), i (piumaggio colorato) P: FFII x ffii (arricciato-bianco x normale colorato) F1: FfIi (arricciato bianco) Reincrocio: FfIi x ffii (omozigote recessivo) gameti: genitore 1: FI, Fi, fI, fi; genitore 2: fi. gameti FI Fi fI fi Attesi 4 genotipi e 4 fenotipi in F2 fi FfIi Ffii ffIi ffii fenotipo Arricciato bianco Arricciato colorato Normale bianco Normale colorato Corso di Zootecnica Generale, Miglioramento Genetico e Biodiversità - Laurea in SZTPA (1º ANNO, 2° SEM)