Mappatura gene+ca Mappatura gene+ca Gli esperimen+ di Mendel autofecondazione autofecondazione P
F1
autofecondazione F2
semi semi 5474
1850
74,7%
25,3%
¾
¼
Rapporto 3:1
Gli esperimen+ di Mendel autofecondazione autofecondazione P
F1
autofecondazione 1. Principio della dominanza 6022 75,1%
2001 24,9%
8023
¾ Rapporto
3:1
¼
F2
2. Principio della segregazione semi
semi
Ipotesi delle unità ereditarie Secondo questa ipotesi ciascun carattere corrisponde fisicamente
ad una “unità ereditaria” che è stata poi identificata in una porzione
di DNA e quindi in un gene
• Ogni cellula somatica
possiede due copie
dell’unità ereditaria che
specifica un carattere
cellule
somatiche
• Solo una di queste unità si
trova per ogni carattere
nella cellula gametica
gameti
• Quando i due gameti si
fondono con la
fecondazione, si ripristina il
numero cromosomico
somatico e ritroviamo nella
cellula le due unità ereditarie,
una derivante dal padre e
una dalla madre
2n=4
(meiosi)
n=2
2n=4
zigote
n di origine materna
n di origine paterna
Simboli per le unità ereditarie coppia di cromosomi omologhi Locus G g Alleli G -­‐ g: alleli dello stesso gene che occupano lo stesso locus in una coppia di cromosomi omologhi; controllano manifestazioni alterna+ve dello stesso caraBere. GG gg Gg Omozigo+ Eterozigo+ Dominanza e Segregazione G P G x g g meiosi game+ g G g F1 (monoibrido) Dominanza G meiosi G g Segregazione 50% 50% Segregazione: separazione delle due forme alleliche di un dato gene, l’una dall’altra. Trasmissione di due caraBeri P
F1
F2
315 56,7 % 101 18,2 % 108 32 19,4 % 5,7 % Trasmissione di due caraBeri … prendendo in considerazione un caraBere alla volta: Lisci 416 ¾ : Rugosi 140 ¼ Trasmissione di due caraBeri Lisci 416 Gialli 315 ¾ Rugosi 140 ¾ Verdi 101 Lisci-­‐gialli Lisci-­‐verdi ¾ x ¾ ¾ x ¼ ¼ Gialli 108 ¾ Rugosi-­‐gialli Rapporto 9 : 3 : 3 : 1 ¼ x ¾ ¼ Verdi 32 ¼ Rugosi-­‐verdi ¼ x ¼ Trasmissione di due caraBeri P
LLGG x llgg
LlGg
¼LG ¼Lg ¼lG
F1
F2
Diibrido
¼lg
LLGG
LLGg
LlGG
LlGg
LLGg
LLgg
LlGg
Llgg
¼lG
LlGG
LlGg
llGG
llGg
¼lg
LlGg
Llgg
¼LG
¼Lg
llGg
llgg
La frequenza di ogni combinazione è pari a ¼ x ¼ = 1
16
Principio della segregazione indipendente Il principio della segregazione indipendente vuole che G abbia la stessa probabilità di trovarsi con L o l … G g G g ½ ½ G ½ ½ g G ed L sono ubica+ su cromosomi diversi L ½ GL ¼ l ½ Gl ¼ L ½ gL ¼ l ½ gl ¼ Trasmissione di due caraBeri Geni posiziona+ sullo stesso cromosoma e abbastanza vicini tra loro -­‐ colore del fiore (purpureo/rosso) -­‐ forma del polline (allungato/rotondo) (PPLL) (ppll) (PpLl) purpureo domina su rosso allungato domina su rotondo Trasmissione di due caraBeri (P-­‐L-­‐) (P-­‐ll) (ppL-­‐) (ppll) 296 19 27 85 = TOT 427 11,1 : 0,7 : 1,0 : 3,2 9 : 3 : 3 : 1 Trasmissione di due caraBeri AABB X aabb Game+ parentali A B AAbb X aaBB Game+ ricombinan+ A b A B a b (AB/ab) Game+ parentali Game+ ricombinan+ A b A B a B a b A b a b a B a B (Ab/aB) Trasmissione di due caraBeri In qualsiasi specie il numero dei geni è di molto superiore a quello delle coppie di cromosomi omologhi Quindi mol+ geni sono fisicamente presen+ sullo stesso cromosoma che può essere considerato un gruppo di linkage in cui i geni sono presen+ in ordine lineare ad una determinata distanza l’uno dall’altro I geni presen+ sullo stesso gruppo di linkage e abbastanza vicini tra loro da non comportarsi come geni indipenden+ vengono ded associa+ Trasmissione di due caraBeri Fasi di associazione Due geni possono essere associa+ in fase cis oppure in fase trans cis trans Trasmissione di due caraBeri Crossing-­‐over X
Trasmissione di due caraBeri Il crossing-­‐over è un fenomeno rela+vamente raro. La frequenza con cui avviene dipende dalla regione cromosomica e, considerando una coppia di geni associa+, dalla distanza alla quale si trovano (> la distanza, > la probabilità di ricombinazione) È dunque possibile, considerando la progenie di un incrocio, contare il numero di ricombinan+ tra due loci e da questo s+mare la distanza gene+ca tra i due 1 unità di mappa = 1 cenLMorgan (cM) = distanza tra due geni che dà una frequenza di ricombinazione dell’1% Distanza di mappa = frequenza di ricombinazione in percentuale La distanza di mappa non è una distanza fisica ma geneLca Distanza di mappa Test a 2 pun+ e test a 3 pun+ AB ab A a C X c B X b Ab aB ACB acb AcB aCb Distanza di mappa A C B A a c b a A C B a c b Genotipo ABC
abc
Abc
aBC
ABc
abC
AbC
aBc
Totale
C B A C c b a c A c b A a C B a X N.
390
374
81
85
27
30
5
8
1000
B A b a C b A c B c B a C b X X Tipo di gameti
Parentale
Parentale
Singolo-­‐crossover tra i geni A e B
Singolo-­‐crossover tra i geni A e B
Singolo-­‐crossover tra i geni B e C
Singolo-­‐crossover tra i geni B e C
Doppio-­‐crossover
Doppio-­‐crossover
C c X B b Distanza di mappa Individuare i geno+pi parentali Corrispondono alle classi più frequen+: ABC e abc Determinare l’ordine dei geni Si ragiona guardando i ricombinan+ (Il gene centrale è quello che nei crossover doppi ha cambiato la sua posizione rispeBo ai cromosomi parentali) Genotipo ABC
abc
Abc
aBC
ABc
abC
AbC
aBc
Totale
N.
390
374
81
85
27
30
5
8
1000
Tipo di gameti
Parentale
Parentale
Singolo-­‐crossover tra i geni A e B
Singolo-­‐crossover tra i geni A e B
Singolo-­‐crossover tra i geni B e C
Singolo-­‐crossover tra i geni B e C
Doppio-­‐crossover
Doppio-­‐crossover
Distanza di mappa Genotipo ABC
abc
Abc
aBC
ABc
abC
AbC
aBc
Totale
N.
390
374
81
85
27
30
5
8
1000
Tipo di gameti
Parentale
Parentale
Singolo-­‐crossover tra i geni A e B
Singolo-­‐crossover tra i geni A e B
Singolo-­‐crossover tra i geni B e C
Singolo-­‐crossover tra i geni B e C
Doppio-­‐crossover
Doppio-­‐crossover
Determinare la distanza tra i geni dividendo il numero totale dei game+ ricombinan+ per il numero totale dei game+ Distanza tra A -­‐ B : 100*[(81+85+5+8)/1000] = 17.9 cM Distanza tra B -­‐ C : 100*[(27+30+5+8)/1000] = 7.0 cM Disegnare la mappa A B C 17.9 cM 7.0 cM Distanza di mappa Cosa succede quando abbiamo a che fare con un numero più elevato di loci? La frequenza di ricombinazione (la probabilità che un gamete parentale produca un gamete ricombinante) viene conver+ta in unità di mappa (cM) mediante la funzione di mappa * Morgan * Haldane * Kosambi ABraverso tali funzioni è possibile oBenere una distanza aBendibile tra i loci in esame. Distanza di mappa Funzione di Haldane È la funzione più semplice e assume che il n. di crossover risped la distribuzione di Poisson. Non considera l’interferenza. dM = -­‐1/2 ln (1-­‐2r) dove dM: distanza tra i marcatori , r: frequenza di ricombinazione Funzione di Kosambi Considera il numero di doppie ricombinazioni e l’interferenza. d = ¼ ln[(1+2r)/(1-­‐2r)] d: distanza tra i marcatori , r: frequenza di ricombinazione. d è calcolata come s+ma di Kosambi e va mol+plicata per 100 per essere conver+ta in cM . Mappe di linkage Costruzione della mappa di linkage Marcatori Opportune popolazioni segregan+ Sotware per l’elaborazione della mappa • Diaploidi (o doppi aploidi) • Popolazioni derivate da reincrocio (BC: BackCross) • Popolazioni F2 • Linee inbred ricombinanL (RIL) Distanza di mappa Diaploidi o doppi aploidi Geno2pi AA : aa (1 : 1) Coltura in vitro delle antere e rigenerazione di piante aploidi Raddoppiamento cromosomico e produzione di diploidi Distanza di mappa Popolazione derivate da reincrocio Geno2pi Aa : aa (1 : 1) Distanza di mappa Popolazione F2 Geno2pi AA : Aa : aa (1 : 2 : 1) Distanza di mappa Linee inbred ricombinan+ Geno2pi AA : aa (1 : 1) Basi gene+che dei caraBeri Basi gene+che dei caraBeri Mappatura gene+ca di un gene di resistenza a una malada qualita+va Basi gene+che dei caraBeri Variazione con+nua dei caraBeri Castilleja hispida
Basi gene+che dei caraBeri Analisi sta+s+ca caraBeri quan+ta+vi Media Devianza Varianza Deviazione Standard P = G + E Ereditabilita’ Basi gene+che dei caraBeri Q
M
q
m
Q
M
q
m
P2
F1
Q
M
QTL detec+on by ANOVA q
m
Progenie F2
Q
M
Q
M
Q
M
q
m
q
m
q
m
Marcatore M/M
e
locus Q/Q
Marcatore M/m
e
locus Q/q
Marcatore m/m
e
locus q/q
X
Y
Z
Medie fenotipiche dei sottogruppi
Basi gene+che dei caraBeri QTL detec+on by single point regression analysis 9
8
7
6
5
4
3
2
0
1
2
3
4
Basi gene+che dei caraBeri QTL detec+on by interval analysis Basi gene+che dei caraBeri QTL mapping Mappe di linkage S. melongena WCGR112-­‐8
LWF2 popula+on (n = 90) S. Melongena AE-­‐P03 ALF2 popula+on (n = 93) S. melongena LS1934 x
Mappe di linkage Mappe di linkage Integrazione delle due mappe per costruire una mappa consenso sulla base dei marcatori comuni 12 gruppi di linkage 1,285.5 cM 952 DNA markers: 313 genomic SSR 623 SNP e InDel Mappe di linkage Mappe di linkage Mappe di linkage Distanza di mappa Esercizio GameL BYC ByC BYc Byc bYC byC bYc byc Numero progenie 55 108 276 7 16 275 125 46 Distanza di mappa Tra B ed Y Tra Y e C
