Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Προσέγγιση του επιπέδου ομομειξίας σε πληθυσμούς μόνοικων φυτών μέσα από τις μεταβολές της ετεροζυγωτίας

582 views

Published on

Στην εργασία αυτή παρουσιάζεται μία μέθοδος υπολογισμού των επιπέδων ομομειξίας σε φυσικούς πληθυσμούς μόνοικων φυτών, που βασίζεται πάνω στο διαδεδομένο «μεικτό αναπαραγωγικό μοντέλο», όπου η συνολική ομομειξία εκφράζεται ως ένα ποσοστό αυτογονιμοποίησης επί της απόλυτα τυχαίας αναπαραγωγής. Εξετάζεται η επίδραση της αυτογονιμοποίησης ενός μεμονωμένου δέντρου σπορέα στο νέφος γύρης που το γονιμοποιεί και στη συνέχεια, η επίδραση του νέφους αυτού στα ποσοστά ετεροζυγωτίας των απογόνων του δέντρου αυτού. Οι σχέσεις που προκύπτουν ανάγονται σε επίπεδο πληθυσμού, από όπου προκύπτει μία απλή σχέση υπολογισμού της μέσης αυτογονιμοποίησης του πληθυσμού. Με την παραδοχή του μεικτού αναπαραγωγικού μοντέλου, η μέθοδος αυτή συγκρίνει τα επίπεδα ετεροζυγωτίας μεταξύ γονέων και απογόνων και δίνει μια τιμή για το ποσοστό αυτογονιμοποίησης του πληθυσμού. Οι ιδιότητες και το εύρος τιμών που μπορεί να λάβει το μέγεθος αυτό εξετάζεται σε σχέση με τις αποκλίσεις από το μεικτό αναπαραγωγικό μοντέλο. Τέλος, δίνονται παραδείγματα υπολογισμού των επιπέδων ομομειξίας σε φυσικούς πληθυσμούς, με βάση δεδομένα από γενετικές έρευνες.

Published in: Education
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Προσέγγιση του επιπέδου ομομειξίας σε πληθυσμούς μόνοικων φυτών μέσα από τις μεταβολές της ετεροζυγωτίας

  1. 1. Ορεστιάδα 2006 Προσέγγιση του επιπέδου ομομειξίας σε πληθυσμούς μόνοικων φυτών μέσα από τις μεταβολές της ετεροζυγωτίας Αριστοτέλης Παπαγεωργίου Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, Ορεστιάδα Τμήμα Δασολογίας & Διαχείρισης Περιβάλλοντος & Φυσικών Πόρων Εργαστήριο Δασικής Γενετικής
  2. 2. Το επίπεδο ομομειξίας• Παράμετρος του αναπαραγωγικού συστήματος των φυτών – Το ποσοστό αυτογονιμοποίησης s – Το ποσοστό σταυρογονιμοποίησης t (t=1-s)• Πιο συχνά εφαρμοζόμενη μέτρηση του αναπαραγωγικού συστήματος στα φυτά
  3. 3. Πειραματικός προσδιορισμός• Για να υπολογιστεί πειραματικά το t χρειάζεται η γνώση – του γενότυπου του σπορέα – των γενοτύπων των απογόνων (σπόρων) – της σύστασης του εξωτερικού νέφους γύρης• Το τελευταίο δεν μπορεί να προσδιοριστεί, καθώς εξαρτάται από: – τη σύσταση του πληθυσμού – τη ροή γονιδίων από άλλους πληθυσμούς και τη σύσταση αυτών – τη ροή γονιδίων εντός πληθυσμού – άλλες παραμέτρους (π.χ. συγχρονισμός άνθησης, κ.α.)02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 3
  4. 4. Προσέγγιση εξωτερικής γύρης• Μέτρηση των πιο κοντινών φυτών, από όπου περιμένουμε την περισσότερη γύρη• Εκτίμηση δειγματοληπτικά της γενετικής δομής του πληθυσμού• Χρήση του μεικτού αναπαραγωγικού μοντέλου (mixed mating model): – Η εξωτερική γύρη αποτελείται από τυχαίους γυρρεόκοκκους του πληθυσμού – Η εξωτερική γύρη αντιπροσωπεύει γενετικά τον πληθυσμό02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 4
  5. 5. Μεικτό αναπαραγωγικό μοντέλο• Jones (1916), Fyfe & Bailey (1951), Brown et al. (1985)• Βασικές αρχές: – Ίδιο t για όλα τα φυτά – Ομομειξία μόνο μέσω αυτογονιμοποίησης – Μενδελικός διαχωρισμός αλληλομόρφων (1/1) – Έλλειψη φυσικής επιλογής• Αλγόριθμοι για τον υπολογισμό του t με βάση το μοντέλο αυτό (π.χ. Ritland & Jain 1981)02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 5
  6. 6. Ετεροζυγωτία και αναπαραγωγικό σύστημα• Η αυτογονιμοποίηση αυξάνει τα ποσοστά ομοζυγωτών απογόνων• Το ίδιο αναμένεται να ισχύει σε επίπεδο πληθυσμού• Συνδέεται με την τυχαιότητα του αναπαραγωγικού συστήματος – Inbreeding coefficient (συντελεστής ομομειξίας (Wright 1922) Ho F = 1− He02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 6
  7. 7. Πως προκύπτει ετεροζυγωτός απόγονος;Ομοζυγωτό δέντρο Ho = PA1 A 2 + PA1 A3 = p 2 + p 3 = 1 − p1 02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 7
  8. 8. Αν έχουμε πάνω από 2 αλληλόμορφα; (π.χ. n=3) Ετεροζυγωτό δέντροHo = 1 − ( PA1 A1 + PA 2 A 2 ) = 1 − ( 1 p1 + 1 p 2 ) = 1 − 1 (1 − p3 ) = 1 + 1 p3 2 2 2 2 2 02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 8
  9. 9. Ετεροζυγωτία απογόνων• Το ποσοστό ετεροζυγωτών απογόνων ενός θηλυκού γονέα εξαρτάται μόνο από την παρουσία αλληλομόρφων στη γύρη «ξένου τύπου» ως προς τα αλληλόμορφα του θηλυκού γονέα• Στα ομοζυγωτά άτομα η ελάχιστη ετεροζυγωτία των απογόνων είναι 0 και αυξάνεται με ίσο ρυθμό με την αύξηση των «ξένων» αλληλομόρφων στη γύρη• Στα ετεροζυγωτά δέντρα, η ελάχιστη ετεροζυγωτία των απογόνων είναι 0,5 και ο ρυθμός αύξησης είναι ο μισός από ότι στα ομοζυγωτά δέντρα02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 9
  10. 10. Ετεροζυγωτία απογόνων 1,2 1 0,8 Ho(Hom) 0,6 Ho(Het) 0,4 0,2 0 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 q p302/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 10
  11. 11. Δύο ειδών ετεροζυγωτίες• Διακρίνουμε δύο τύπους ετεροζυγωτών απογόνων που προκύπτουν από τη γονιμοποίηση ενός θηλυκού φυτού: – Η αυτοετεροζυγωτία που είναι η ελάχιστη ετεροζυγωτία των απογόνων ενός θηλυκού γονέα ανεξάρτητα από τη σύνθεση της γύρης • Είναι 0 ή ½ – Η ξενοετεροζυγωτία που αντιπροσωπεύει την αύξηση της ετεροζυγωτίας λόγω της παρουσίας αλληλομόρφων «ξένου τύπου» στη γύρη Ho = H α + H ξ02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 11
  12. 12. Ξενοετεροζυγωτία πληθυσμού• Για το σύνολο του πληθυσμού ισχύει N xy n xy) (i N xy 1 (i ) n xy) (i ξ = (1 − Ho) * ∑∑ q (i ) xy ⋅ + Ho *∑∑ q xy ⋅ x = y i =1 n x = y i =1 2 n• Πιο απλά: Ho Ho ′ = α + ξ ⇔ ξ = Ho ′ − α ⇒ ξ = Ho′ − 202/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 12
  13. 13. Σε συνθήκες ισορροπίας• Η ετεροζυγωτία της επόμενης γενιάς εξαρτάται αποκλειστικά από τη συχνότητα των αλληλομόρφων και είναι ίση με He• Οπότε Ho Ho ξ = Ho ′ − = He − 2 202/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 13
  14. 14. Σύνθεση νέφους γύρης• P: αλληλόμορφα του δέντρου στο εξωτερικό νέφος γύρης (Ax, Ay)• Q: αλληλόμορφα ξένου τύπου στο εξωτερικό νέφος γύρης (Az)• p: αλληλόμορφα του δέντρου στο νέφος γύρης (Ax, Ay)• q: αλληλόμορφα ξένου τύπου στο νέφος γύρης (Az) p = s ⋅1 + t ⋅ P q = s ⋅0 + t ⋅Q q t= Q02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 14
  15. 15. t και ξενοετεροζυγωτία• Για ομοζυγωτό φυτό ισχύει ξ = q και για ετεροζυγωτό ξ = ½ q, οπότε για κάθε δέντρο το t είναι: q ξ t= = Q ξ t =1 ξ t =1• Όπου είναι η ξενοετεροζυγωτία των απογόνων του φυτού όταν το εξωτερικό νέφος γύρης γονιμοποιεί το φυτό – Αντιπροσωπεύει το ξ όταν t=1.02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 15
  16. 16. Επίπεδο σταυρογονιμοποίησης t για έναν πληθυσμό• Επίπεδο σταυρογονιμοποίησης σε έναν πληθυσμό φυτών: ′ Ho Ho − t= 2 Ho Hot′=1 − 2• Κάτω από τις προϋποθέσεις του μοντέλου, όταν t=1 για όλα τα άτομα του πληθυσμού, τότε έχουμε ισορροπία, οπότε Ho=He και έτσι: Ho Ho ′− He = 1 − ∑ pi2 t= 2 Ho He − 202/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 16
  17. 17. Μέτρηση t• Το ποσοστό σταυρογονιμοποίησης του πληθυσμού εκτιμάται πειραματικά με τη σύγκριση της γενετικής δομής γονέων και απογόνων• Απλή μέτρηση κάτω από τις προϋποθέσεις του μεικτού αναπαραγωγικού μοντέλου02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 17
  18. 18. t και F 1,2000 1,0000 Ho 0,8000 Ho 0,6000 He t 0,4000 F 0,2000 0,0000 1 2 3 4 5 6 702/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 18
  19. 19. Dipterocarpus condorensis Luu 200502/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 19
  20. 20. Έρευνα ποσοστού σταυρογονιμοποίησης• 5 πληθυσμοί με διαφορετική πυκνότητα• Συλλογή οφθαλμών και σπόρων• Για κάθε πληθυσμό 10 δέντρα και 50 σπόροι / δέντρο• Ισοένζυμα (11 loci)• Υπολογισμός F• Υπολογισμός t με μέθοδο MLTR (Ritland 2002) που βασίζεται στο μεικτό αναπαραγωγικό μοντέλο (Ritland & Jain 1981)• Υπολογισμός tξ με τη μέθοδο της εργασίας αυτής02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 20
  21. 21. Σύγκριση μεθόδων 0,8 0,7 0,6 0,5 tξ 0,4 tmlt 0,3 F 0,2 0,1 0 1 2 3 4 502/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 21
  22. 22. Συμπεράσματα• Το tξ μετράται εύκολα πειραματικά• Παρόμοιες τιμές με άλλες διαδεδομένες μεθόδους – Δείχνει πιο ανεξάρτητο από το F• Υπολογίζει τη μεταβολή της ετεροζυγωτίας σε δύο γενιές – Εμπεριέχει περισσότερη πληροφορία από το F• Χρειάζεται δοκιμή σε διαφορετικά μεγέθη δείγματος σπορέων και απογόνων02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 22
  23. 23. Ευχαριστίες• Hong Truong Luu για τη διάθεση των στοιχείων• Ludger Leinemann για συμβουλές ως προς τη μεθοδολογία02/22/13 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα 23
  24. 24. Ευχαριστώ για την προσοχή2402/22/13 σας 11o Πανελλήνιο Συνέδριο ΕΕΕΓΒΦ Ορεστιάδα

×