VL 7 Flashcards
Weshalb ist Erblichkeit (Heritabilität) wichtig?
Wichtig für Züchtung, da nut erbliche Merkmale selektiert werden können -> hoher Anteil genetischer Variation
Gesamte genetische Varianz ist von Interesse in Prüfung bei denen gleicher Genotyp in mehreren Umwelten geprüft werden kann
Additive genetische Varianz ist von Interesse in Züchtungspopulationen, für die sich der Genotyp von Generation zu Generation ändert
Heritabilität Formel
H2 im weiteren Sinne = Verhältnis der gesamten genotypischen zur phänotypischen Varianz
H2 = VG/VP mit VG =VA +VD +VI und VP =VG +VGE
Mass der Abhängigkeit des Phänotyps eines Individuums vom Genotyp
H2 im engeren Sinne = Verhältnis der Additivvarianz zur phänotypischen Varianz
h2 = VA/VP
Mass der Anhängigkeit des Phänotyps von den vererbten Genen
Wie kann die Heritabilität ermittelt werden?
1) Varianzanalyse (z.B. Varianzanalyse mit Faktor Genotyp und Umwelt)
2) Eltern-Nachkommen Korrelation
3) Selektionsexperimente
Berechnung von H2 für beliebige Anzahl Standorte, Jahre und Wiederholungen
H2 = VG / (VG + VGO/O + VGJ/J + VGOJ/(OJ) + VF/(OJR))
O = Anzahl der Orte
J = Anzahl der Jahre
R = Anzahl der Wiederholungen
VGO, VGJ, VGOJ = Varianzkomponenten für die Interaktion der Genotypen mit den einzelnen Umweltfaktoren
VF = VGOJR = Fehlervarianz
Was ist das Ziel einer Selektion und was ist Selektionserfolg?
Ziel:
Auslese überlegener Genotypen
Verschiebung des Mittelwertes einer Population
Selektionserfolg:
Änderungen des Mittelwertes einer Population aufgrund von Selektion
Response to selection (R)
hängt vom Selektionsanteil und der Erblichkeit ab
R = h2*S
S = Selektionsdifferential / selection differential
R = response to selection
Was ist das Problem bei Selektionsexperimenten?
Da der selektiere Anteil erst im Folgejahr evaluiert werden kann, verschiebt sich das Gesamtmittel der Population in Folge des Jahreffekts.
Daher muss mindestens ein Standard bzw. eine Stichprobe der Gesamtpopulation mit angebaut werden, wenn das Selektionsdifferential bestimmt werden soll.
Selektionsdifferential S
phänotypische Differenz zwischen Mittel der selektierten Fration und Mittel der gesamten Population
S = xs - x0
Wann entspricht der Selektionserfolg R genau S?
Wenn die gesamte Variation in der Ausgangspopulation genetisch bedingt ist (h2 = 1)
Wann ist R = 0?
Wenn Variation der Ausgangspopulation ausschliesslich umweltbedingt war (h2 = 0)
Selektionsintensität i
Selektionsintensität i is ein standardisierter Koeffizient, der angibt, um wie viel Standardabweichung das Mittel der selektierten Pflanzen über dem Populationsmittel liegt
s.29
Formel für Berechnung der Selektionsintensität
Selektionsdifferential geteilt durch ohänotypische Standardabweichung
i = S/sigmaP
Selektionserfolg ist deshalb:
R = h2*S = h2 * i * sigmaP
h = sigmaA/sigmaP, daher kann auch folgende Formel verwendet werden:
R = sigmaA^2/sigmaP^2 * i * sigmaP = h * i * sigmaA
siehe S. 30
Von welchen drei Faktoren hängt der Selektionserfolg ab?
1) wie stark wird selektiert
2) wie zuverlässig ist diese Variation zu erkennen (h)
3) wie viel genetische Variation ist vorhanden (sigmaG)
Zusammenhang dieser Faktoren ist
R = i * h * sigmaG
sigmaG = sigmaA = Wurzel aus der genotypischen Varianz
Was ist korrelierter und indirekter Selektionserfolg?
Selektion auf ein merkmal kann zu unbeabsichtigten Änderungen in Form eines korrelierten Selektionserfolges in anderen Merkmalen führen
Es ist möglich, ein gewünschtes Merkmal indirekt durch Selektion auf ein anderes Merkmal zu beeinflussen
Ursachen der Merkmalskorrelation
Pleiotropie: beide Mekrmale werden vom selben Gen beeinflusst
Kopplung: Beide Merkmale werden von eng benachbarten Genen beeinflusst
Populationsstruktur: Beide Merkmale sind unabhöngig und finden sich in einer Teilpopulation jedoch nicht in der anderen
-> typischer Anfängerfehler
Indirekte Selektion
Wird genutzt um das eigentliche interessierende Zielmerkmal indirekt zu verbessern
z.B. Selektion auf niedrige Wuchshöhe, um Standfestigkeit zu erhöhen
z.B. Selektion auf grosse Blattfläche, um Assimilationsleistung zu steigern
Berechnung des Selektionserfolges bei indirekter Selektion
R = i’ h’ r sigmaG
i’ = Selektionsintensität für das Hilfsmerkmal
h’ = Wurzel aus der Heritabilität für das Hilfsmerkmal
r = genetische Korrelation zwischen dem Hilfsmerkmal und
dem Zielmerkmal
sigmaG = Wurzel aus der genotypischen Varianz im Zielmerkmal
Phänotypische vs. genetische Korrelation
Für Selektionserfolg zählt genetische Korrelation
-> üblicherweise wird phänotypische Korreltaion erfasst
Genetische Korrelationen können geschätzt werden:
- durch Kovarianzanalyse ( mit hohem statistischem Schätzfehler)
- durch Korrelation des Mittelwertes vieler Genotypen in mehreren Umwelten sin d die phänotypische Korrelationen ähnlich aussagekräftig wie die genotypische Korrelationen
Wann lohnt sich eine indirekte Selektion?
Wenn Selektionsintensität höher ist
- z.B. höhere Anzahl Messungen als beim Zielmerkmal
Wenn Erblichkeit höher ist
Wenn die genetische Korrelation mit dem Zielmerkmal hoch ist (z.B. r > 0.8)
Welche Möglichkeiten gibt es bei der Selektion auf mehrere Merkmale?
Selektion nach unabhängigen Grenzen = es werden nur Genotypen ausgelesen, die eine festgelegte Grenze in jedem Merkmal überschreiten
Index = jeder Genotyp wird in der Gesamtheit seiner Eigenschaften anhand einer einzigen Zahl beurteilt
Indexselektion bei zwei Merkmalen
s. 47
Linearer Index Y
Y = b1x1 + b2x2 + b3x3 + …
x1 , x2 , … = phänotypische Werte in den einzelnen Merkmalen
b1 , b2 , … = entsprechende Gewichtungsfaktoren
Bestimmung der Gewichte:
Nach Heritabilität→Heritabilitätsindex
– Stärkere Gewichtung zuverlässiger Merkmale, bei deutlich unterschiedlicher Heritabilität zwischen den Indexmerkmalen.
Nach ökonomischem Gewicht → Basisindex
Was sollte ein geeigneter Selektionsstandort erfüllen?
Sollte möglichst respräsentativ sein (hoch korreliert mit Mittelwert über alle Zielorte)
Sollte eine hohe Versuchsgenauigkeit aufweisen (Hohe berechnete Erblichkeit für diesen Ort)
Prüforte können durchaus weit auseinander liegen, solange sie ähnlcihe, kritische Klimaparameter aufweisen
Schätzung der GxE (Genotyp - Umwelt - Interaktion)
am besten mit konstanten Genotypen
keine Populationen, bei denen sich der Genotyp ändert, sondern
- Klone
- Inzuchtlinien und Doppelhaploide
- Hybriden
- Apomikten (klone über Samen)
Was sind zwei Arten von Umweltfaktoren?
Fixierte Faktoren:
bereits vor dem Anbau festgelegt und bekannt, z.B. klimatische Region und pflanzenabauliche Massnahmen
Zufällige Faktoren:
weisen zufallsbedingte Variation auf und sind nicht vorhersagbar, z.B. Jahreswitterung
Konsequenzen aus Genotyp x fixierter Umwelt-Interaktion
Züchtung von Spezialsorten für bestimmte Anbauweisen (d.h. Management) wie:
Aussaatstärke, Düngung, Aussaatzeit, Bodenbearbeitung
Züchtung für bestimmte Produktionsumwelten
Konsequenzen aus Genotyp x zufällige Umwelt-Interaktion
Merkmalserfassung immer an mehreren Orten
Orte eignen sich unterschiedlich zur Merkmalserfassung
Selektion von Genotypen mit geringer Genotyp x zufälliger Umwelt-Interaktion in der Zielumwelt
Beziehung zur Berechnung von Interaktionen
P = G + E + GE
P = phänotypischer Wert
G = genotypischer Wert
E = Umweltabweichungen (Abweichung vom Mittel einer Umwelt zum Gesamtmittel aller Umwelten)
GE = Interaktion zwischen Genotyp und Umwelt
Berechnung von GE
Zur Berechnung der Genotyp-Umwelt Interaction berechnet man den verbleibenden Anteil im linearen Modell, der durch die Effekte von Genotyp (G), Umwelt (E) und Gesamtmittel (m) nicht erklärt wird. Dabei drückt man G, E und GE als Abweichung vom absoluten Gesamtmittel m aus:
Plus die Effekte die Abweichungen von Genotyp G und Umwelt E vom Gesamtmittel m :
GE = P - (m + G + E)
Reaktion auf Umwelt anhand Regressionsmodell von Finlay-Wilkinson
- b>1: Intensivtyp; dynamisch; Rennpferd
- b = 1: Umweltmittel
- b = 0: Extensivtyp; statisch; Arbeitspferd
s. 78
s. 79, 81
s. 79, 81 Regressionen
