Gli esperimen+ di Mendel. autofecondazione. autofecondazione F 1. autofecondazione F 2 ¾ ¼. semi semi. Rapporto 3 : 1 74,7% 25,3%

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Carla Nicolosi
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1 Mappatura gene+ca

2 Mappatura gene+ca

3 Gli esperimen+ di Mendel autofecondazione P autofecondazione F 1 autofecondazione F 2 semi semi ,7% 25,3% ¾ ¼ Rapporto 3 : 1

4 Gli esperimen+ di Mendel P autofecondazione autofecondazione F 1 autofecondazione 1. Principio della dominanza F 2 2. Principio della segregazione semi semi ,1% 24,9% ¾ ¼ Rapporto 3 : 1

5 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 Solo una di queste unità si trova per ogni carattere nella cellula gametica cellule somatiche 2n=4 (meiosi) gameti n=2 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 zigote 2n=4 n di origine materna n di origine paterna

locus in una coppia di cromosomi omologhi; controllano

6 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+

7 Dominanza e Segregazione P game+ G G G x meiosi g g g F 1 (monoibrido) G g G meiosi g Dominanza Segregazione 50% 50% Segregazione: separazione delle due forme alleliche di un dato gene, l una dall altra.

8 Trasmissione di due caraberi P F 1 F ,7 % 18,2 % 19,4 % 5,7 %

9 Trasmissione di due caraberi prendendo in considerazione un carabere alla volta: Lisci 416 ¾ : Rugosi 140 ¼

10 Trasmissione di due caraberi Gialli 315 Lisci 416 ¾ Verdi 101 Gialli 108 Rugosi 140 Verdi 32 ¾ ¼ ¾ ¼ ¼ Lisci- gialli ¾ x ¾ Lisci- verdi ¾ x ¼ Rugosi- gialli Rapporto 9 : 3 : 3 : 1 ¼ x ¾ Rugosi- verdi ¼ x ¼

11 La frequenza di ogni combinazione è pari a ¼ x ¼ = P F 1 F 2 ¼ ¼ LG Lg Trasmissione di due caraberi LLGG x llgg LlGg LG Lg lg lg Diibrido ¼ ¼ ¼ ¼ LLGG LLGg LlGG LlGg LLGg LLgg LlGg Llgg ¼ lg LlGG LlGg llgg llgg ¼ lg LlGg Llgg llgg llgg 1 16

12 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 ½ G L l ½ ½ GL Gl ¼ ¼ ½ G ed L sono ubica+ su cromosomi diversi g L l ½ ½ gl gl ¼ ¼

13 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

14 Trasmissione di due caraberi (P- L- ) (P- ll) (ppl- )(ppll) = TOT ,1 : 0,7 : 1,0 : 3,2 9 : 3 : 3 : 1

15 Trasmissione di due caraberi AABB X aabb AAbb X aabb Game+ parentali Game+ ricombinan+ Game+ parentali Game+ ricombinan+ A B A b A b A B A B A b a b a b a B a B a B a b (AB/ab) (Ab/aB)

16 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+

17 Trasmissione di due caraberi Fasi di associazione Due geni possono essere associa+ in fase cis oppure in fase trans cis trans

18 Trasmissione di due caraberi X Crossing- over

19 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

20 Distanza di mappa Test a 2 pun+ e test a 3 pun+ A C B a X c X b AB ab Ab ab ACB acb AcB acb

21 Distanza di mappa a A b B C c a A b B X C c a A b B X C c a A b B X X C c a A b B C c a A B b c C a A B b C c a A b B c C Genotipo N. Tipo di gameti ABC 390 Parentale abc 374 Parentale Abc 81 Singolo- crossover tra i geni A e B abc 85 Singolo- crossover tra i geni A e B ABc 27 Singolo- crossover tra i geni B e C abc 30 Singolo- crossover tra i geni B e C AbC 5 Doppio- crossover abc 8 Doppio- crossover Totale 1000

22 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 N. Tipo di gameti ABC 390 Parentale abc 374 Parentale Abc 81 Singolo- crossover tra i geni A e B abc 85 Singolo- crossover tra i geni A e B ABc 27 Singolo- crossover tra i geni B e C abc 30 Singolo- crossover tra i geni B e C AbC 5 Doppio- crossover abc 8 Doppio- crossover Totale 1000

23 Distanza di mappa Genotipo N. Tipo di gameti ABC 390 Parentale abc 374 Parentale Abc 81 Singolo- crossover tra i geni A e B abc 85 Singolo- crossover tra i geni A e B ABc 27 Singolo- crossover tra i geni B e C abc 30 Singolo- crossover tra i geni B e C AbC 5 Doppio- crossover abc 8 Doppio- crossover Totale 1000 Determinare la distanza tra i geni dividendo il numero totale dei game+ ricombinan+ per il numero totale dei game+ Distanza tra A - B : 100*[( )/1000] = 17.9 cm Distanza tra B - C : 100*[( )/1000] = 7.0 cm Disegnare la mappa A B C 17.9 cm 7.0 cm

24 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.

25 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.

26 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)

27 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

28 Popolazione derivate da reincrocio Geno2pi Aa : aa (1 : 1) Distanza di mappa

29 Popolazione F2 Geno2pi AA : Aa : aa (1 : 2 : 1) Distanza di mappa

30 Linee inbred ricombinan+ Geno2pi AA : aa (1 : 1) Distanza di mappa

31 Basi gene+che dei caraberi

32 Basi gene+che dei caraberi Mappatura gene+ca di un gene di resistenza a una malada qualita+va

33 Basi gene+che dei caraberi Variazione con+nua dei caraberi Castilleja hispida

34 Basi gene+che dei caraberi Analisi sta+s+ca caraberi quan+ta+vi Media Devianza Varianza Deviazione Standard P = G + E Ereditabilita

35 Basi gene+che dei caraberi Q M Q M q m q m P 2 F 1 Q M q m QTL detec+on by ANOVA Progenie F 2 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

36 Basi gene+che dei caraberi QTL detec+on by single point regression analysis

37 Basi gene+che dei caraberi QTL detec+on by interval analysis

38 Basi gene+che dei caraberi QTL mapping

39 Mappe di linkage S. melongena WCGR112-8 LWF2 popula+on (n = 90) S. melongena LS1934 x S. Melongena AE- P03 ALF2 popula+on (n = 93)

40 Mappe di linkage

41 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

42 Mappe di linkage

43 Mappe di linkage

44 Mappe di linkage

45 Distanza di mappa

46 Esercizio GameL Numero progenie BYC 55 ByC 108 BYc 276 Byc 7 byc 16 byc 275 byc 125 byc 46

47 Distanza di mappa Tra B ed Y Tra Y e C

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