CONCEPTES DE GENÈTICA I MILLORA VEGETAL
- CARÀCTERS QUANTITATIUS O QUALITATIUS?
Si observem els éssers vius, un dels trets que els identifiquen és la seva variació fenotípica (variació en les característiques observables o mesurables). En qualsevol espècie, i gairebé per qualsevol caràcter fenotípic, podem trobar una gran diversitat. Aquesta diversitat es pot observar tant en caràcters qualitatius com en caràcters quantitatius.
Els caràcters qualitatius són aquells que presenten una variació discreta o discontinua, és a dir, que podem classificar els individus en classes o categories. La major part de caràcters qualitatius estan determinats per un o dos gens i el fenotip controlat per aquests gens gairebé no es veu afectat per l’ambient. Són exemples de caràcters qualitatius el color del pelatge en els gats, les malalties monogèniques en humans (e.g. fibrosi quística) o el seu grup sanguini, i el color de les flors i les llavors a les plantes.
Els caràcters quantitatius són aquells que presenten una variació contínua, és a dir, que els individus es mostren en un rang continu de variació. Aquests caràcters són més complexos i tendeixen a estar controlats per múltiples gens amb efectes petits sobre el fenotip. Alhora, l’expressió fenotípica està fortament influenciada per l’ambient, de tal manera que el mateix genotip en diferents ambients pot ser fenotípicament molt diferent. La majoria de les característiques fenotípiques són de tipus quantitatiu. Són exemples de caràcters quantitatius l’alçada i pes dels humans, el rendiment dels cultius, la concentració de sucre o vitamines en un fruit...
- ANÀLISI GENÈTICA DELS CARÀCTERS QUALITATIUS
Per identificar el gen o els gens que governen un caràcter qualitatiu és necessari que tinguem un bon coneixement del fenotip, que ens permeti classificar els individus d’una població en les diferents categories, i disposar de diferents línies pures (individus homozigots) que presentin variabilitat fenotípica pel caràcter d’estudi. A partir d’aquests materials podrem construir les poblacions segregants que ens permetin determinar el número de gens involucrats en el control del caràcter que estem estudiant.
En general hem d’assumir que els caràcters qualitatius estaran governats per un o dos gens. El control per un sol gen és el més fàcil d’estudiar, doncs no haurem de tenir en compte els fenomens d’epístasi que es poden produir en el cas que el nostre fenotip estigui governat per dos gens. Els experiments per determinar el control genètic d’un caràcter qualitatiu impliquen estudiar la segregació del nostre caràcter en diferents generacions de segregació, comprenent la generació d’autofecundació de l’híbrid (F2) per proposar el control genètic i els respectius retroencreuaments per fer-ne la validació.
METOLOGIA PER L'ANÀLISI GENÈTICA D'UN CARÀCTER QUALITATIU
ESTUDI DE LA F2: PROPOSTA DE CONTROL GENÈTIC
L'aproximació clàssica per determinar el control genètic d'un caràcter qualitatiu és estudiar la segregació del caràcter a la primera generació segregant (F2) obtinguda a partir de l'autofecundació de l'híbrid entre dues línies pures que difereixin en el caràcter objecte d'estudi (Figura 1). La metodologia de treball es pot resumir en:
Obtenir dues línies pures (P1, P2) que difereixin fenotípicament pel caràcter estem estudiant .
Realitzar l'encreuament (veure secció HIBRIDACIÓ) entre les dues línies pures (P1xP2) i obtenir l'híbrid (F1). El fenotip de l'híbrid ens pot donar informació sobre la dominància del caràcter, però no podrem proposar cap control genètic fins a veure la segregació a la F2.
Autofecundar la F1 i obtenir la F2. En aquesta generació estudiar, en una població gran, com segrega el caràcter. Quantificar les freqüències observades de cada fenotip i comparar-les amb les freqüències esperades per cada tipus de control genètic possible (veure secció SEGREGACIÓ).
Amb els resultats obtinguts proposem el control genètic del caràcter.
Figura 1. Esquema de treball per l'estudi del control genètic d'un caràcter qualitatiu a partir de la segregació de la generació F2.
Nota: el cas que es mostra es correspondria amb el control d'un caràcter qualitatiu (forma de la fulla de la tomaquera) que estigués controlat per un sol gen, actuant en dominància l'al·lel que controla el fenotip "fulla normal" (A).
ESTUDI DELS RETROENCREUAMENTS: VALIDACIÓ
Un cop tenim una proposta de control genètic, l'haurem de validar a partir de l'estudi dels retroencreuaments amb els dos parentals. Hem de recordar que un retroencreuament és l'encreuament entre l'híbrid (F1) i un dels parentals a partir del qual l'hem obtingut (P1 o P2). En el nostre cas, haurem d'estudiar com segrega el fenotip que estem estudiant en 2 poblacions:
Retroencreuament (backcross, BC) amb el parental P1 (Figura 2).
Retroencreuament amb el parental P2 (Figura 3).
Observació: anomenem "encreuament prova" quan obtenim el retro-encreuament contra el parental recessiu. El resultat d'aquest encreuament té l'avantatge que les proporcions fenotípiques són iguals que les proporcions gamètiques de l'híbrid (veure Figura 3).
Figura 2. Validació del control genètic en el retroencreuament contra el primer parental (P1).
Nota: el cas que es presenta contempla un caràcter governat per un gen i una relació de dominància. Fixeu-vos que en aquest cas la generació BC1 haurà de ser fenotípicament 100% homogènia i manifestar el caràcter dominant ("fulla normal").
Figura 3. Validació del control genètic en el retro-encreuament contra el segon parental (P2).
Nota: el cas que es presenta contempla un caràcter governat per un gen i una relació de dominància. Fixeu-vos que en aquest cas el retroencreuament el fem contra el parental recessiu i per tant les freqüències fenotípiques observades són iguals a les freqüències gamètiques de l'híbrid (50%A, 50%a). Aquest encreuament prova és de molt interès en cas de caràcters governats per dos loci.
MÉS SOBRE L'ENCREUAMENT PROVA....
Com hem comentat, si disposem de les combinacions genotípiques necessàries, el retroencreuament més interessant és el de l’heterozigot contra l’homozigot recessiu. Aquest retroencreuament s’anomena encreuament prova i té la propietat que les proporcions fenotípiques resultants són iguals a les proporcions gamètiques de l’híbrid. En el cas de 2 gens, si no disposem de la línia doble-recessiva, haurem de testar els dos retroencreuaments per poder validar la nostra hipòtesi sobre el control genètic del caràcter.
Figura 4. Encreuament prova, en el cas de control genètic per un sol gen. Fixeu-vos que les freqüències fenotípiques de l'encreuament són iguals a les gamètiques de la F1.
Figura 5. Encreuament prova, en el cas de control genètic per dos gens. Fixeu-vos que les freqüències fenotípiques de l'encreuament són iguals a les gamètiques de la F1.
Hem de tenir present que en els exemples que estem presentant considerem que els dos loci que governen el caràcter es troben en diferents grups de lligament, per la qual cosa segreguen de manera independent. En cas de que trobem desviacions a les hipòtesis plantejades, i que aquestes puguin ser explicades pel lligament entre els dos loci, haurem de fer anàlisis més complexes.