Herencia poligénica y mapeo de QTLs

Gabriela Bedó

En las poblaciones naturales la mayoría los caracteres tienen varias formas diferentes y la variación es continua (variación cuantitativa y no discreta)

Hay muchas formas intermedias que difieren levemente y cuantitativamente una de la otra.

• Resistencia a enfermedades en plantas

• Producción de leche por vaca

• Tamaño de la camada para cerdos

• Crecimiento de los niños

• Peso de los adultos

• Cantidad de colesterol en el suero

A un solo locus y otros factores (penentrancia, expresividad, influencia del ambiente)

A varios loci interaccionando (puede ser un tipo de interacción como las epistáticas)

Pero generalmente se debe a varios genes (poligenes) y muchas veces actuando en forma aditiva

El genotipo de un individuo para estos loci determina el rango cuantitativo dentro del que estará el fenotipo del individuo.

Sin embargo generalmente el fenotipo final depende también de factores ambientales.

Se habla entonces de una determinación multifactorial.

Ningún rasgo de nivel superior a la secuencia aminoacídica puede ser considerado influido por un solo gen.

Los caracteres influidos por muchos genes no lo están en igual medida por todos ellos. Algunos tienen efectos grandes y otros pequeños

No siempre hay pruebas experimentales de la existencia de los poligenes.

De todas formas estos poligenes pueden ser considerados hipotéticos factores de efectos pequeños pero iguales.

James Crow demostró que los loci responsables de caracteres con variación continua estaban distribuidos por todo el genoma

Ya que muchos caracteres cuantitativos tienen importancia económica o médica es importante identificar los genes implicados y su localización en el genoma.

Los múltiples loci que contribuyen a un carácter cuantitativo se conocen como Loci de caracteres cuantitativos,

Quantitative Trait loci (QTL) Para encontrar y cartografiar los QTLs se

buscan asociaciones entre secuencias de ADN (marcadores, de localización conocida) y fenotipos que tienen cierto rango del carácter cuantitativo.

Se utiliza análisis estadístico para ver correlaciones entre los marcadores y los fenotipos

Para identificar genes vinculados con un carácter se intenta mapear estos QTLs.

Si un marcador está ligado a un QTL (es decir en el mismo cromosoma), los genotipos que difieren en el marcador también diferirán en la expresión del carácter.

Para cada marcador (por ejemplo un microsatélite con varios alelos) se analiza la F2 de un cruzamiento de individuos que difieren en el carácter en cuestión y llevan distinto alelo del marcador.

Las proporciones de la descendencia permiten detectar relaciones de ligamiento y por lo tanto ir ubicando un gen relacionado con el carácter, primero en un cromosoma y luego en una región

Intentemos localizar genes vinculados con el tamaño del fruto de tomate.

Si consideramos un gen con dos alelos, uno G que contribuye a que el fruto sea

grande; y otro g que contribuye a que sea más pequeño.

Consideremos un marcador que sabemos que está en el cromosoma 2, con

varios alelos de los que nos ocuparemos solo de los alelos M1 y M7.

Planta fruto grande

GG M1M1 x

Planta fruto pequeño

gg M7M7

Si probamos hacer la F1 y la F2,

Veremos que si las plantas de fruto grande se asocian en la

F2 solo con el marcador M1(no hay segregación

independiente), entonces existe algún gen (al que hemos

nombrado G) en el cromosoma 2 vinculado con el tamaño de

fruto.

…..Aunque aun no sepamos cuál

Cruzamos:

Podemos repetirlo con el marcador Z con varios alelos de los que nos interesa Z3 y Z5, y que se encuentra en el cromosoma 5, y veremos si hay algún QTL vinculado con el tamaño del fruto en el cromosoma 5.

Aproximadamente 30 QTLs contribuyen a la forma y tamaño del fruto del tomate.

10 explican la mayoría de la variación fenotípica observada

Uno de los loci identificados mapeando estos QTLs resultó estar en el cromosoma 2 (fw2.2) y tiene alelos que pueden hacer variar el tamaño hasta 30%

Fw2.2 ha sido clonado y transferido de una planta a otra

Análisis posteriores revelaron que el alelo fw2.2 para fruto grande codifica para una proteína que regula el ciclo celular, aumentando el ritmo de mitosis.

Transgen fw2.2 : alelo

de fruto pequeña

transferido a planta de

fruto grande

En la actualidad se hace uso de la gran densidad de marcadores polimórficos a nivel de ADN

Minisatélites, microsatélites y fundamentalmente SNPs (polimorfismos de un solo nucleótido)