Heritabilita. Heritabilita = dědivost Podíl aditivního rozptylu na celkovém fenotypovém rozptylu Výpočet heritability

Podobné dokumenty
Genetika kvantitativních znaků

Předpověď plemenné hodnoty Něco málo z praxe. Zdeňka Veselá

KBI / GENE Mgr. Zbyněk Houdek

Biologie a genetika, BSP, LS7 2014/2015, Ivan Literák

Zdeňka Veselá Tel.: Výzkumný ústav živočišné výroby, v.v.i.

Základy genetiky populací

8 Odhad plemenné hodnoty (OPH)

GENETIKA POPULACÍ KVANTITATIVNÍCH ZNAKŮ

Selekce. Zdeňka Veselá

Koncept heritability

Konzervační genetika INBREEDING. Dana Šafářová Katedra buněčné biologie a genetiky Univerzita Palackého, Olomouc OPVK (CZ.1.07/2.2.00/28.

Z D E Ň K A V E S E L Á, V E S E L A. Z D E N K V U Z V. C Z

Proč nový systém odhadu plemenných hodnot?

Příbuznost a inbreeding

GENETIKA POPULACÍ ŘEŠENÉ PŘÍKLADY

Statistická analýza jednorozměrných dat

Cvičeníč. 9: Dědičnost kvantitativních znaků; Genetika populací. KBI/GENE: Mgr. Zbyněk Houdek

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Hodnocení plemenných + chovných + užitkových prasat

Hodnocení plemenných + chovných + užitkových prasat

- Definice inbreedingu a jeho teorie

Genetika kvantitativních znaků. - principy, vlastnosti a aplikace statistiky

Zdeňka Veselá Tel.: Výzkumný ústav živočišné výroby, v.v.i.

MÍRY ZÁVISLOSTI (KORELACE A REGRESE)

KGG/STG Statistika pro geografy

=10 =80 - =

1 Tyto materiály byly vytvořeny za pomoci grantu FRVŠ číslo 1145/2004.

INDUKTIVNÍ STATISTIKA

Selekční efekt. Úvod do šlechtění zvířat 1

4ST201 STATISTIKA CVIČENÍ Č. 8

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA

Základní principy šlechtění a hodnocení skotu v ČR

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

6. Lineární regresní modely

Odhad plemenné hodnoty u plemene Salers

Základy genetiky 2a. Přípravný kurz Komb.forma studia oboru Všeobecná sestra

Statistika. Regresní a korelační analýza Úvod do problému. Roman Biskup

Pravděpodobnost a matematická statistika Doc. RNDr. Gejza Dohnal, CSc.

LINEÁRNÍ MODELY. Zdeňka Veselá

Tomáš Karel LS 2012/2013

Vícerozměrná rozdělení

Náhodné veličiny jsou nekorelované, neexistuje mezi nimi korelační vztah. Když jsou X; Y nekorelované, nemusí být nezávislé.

ŠLECHTĚNÍ MASNÉHO SKOTU

Statistika (KMI/PSTAT)

Genetika populací. KBI / GENE Mgr. Zbyněk Houdek

genů - komplementarita

Regrese. používáme tehdy, jestliže je vysvětlující proměnná kontinuální pokud je kategoriální, jde o ANOVA

Parametry hledáme tak, aby součet čtverců odchylek byl minimální. Řešením podle teorie je =

Genotypy absolutní frekvence relativní frekvence

Příklady ke čtvrtému testu - Pravděpodobnost

Možnosti selekce na zlepšenou konverzi krmiva u ovcí

Tomáš Karel LS 2012/2013

Statistická analýza jednorozměrných dat

V F 2. generaci vznikají rozdílné fenotypy. Stejné zabarvení značí stejný fenotyp.

Genetika přehled zkouškových otázek:

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

8.2 PLEMENÁŘSKÁ PRÁCE V CHOVU SKOTU

Pravděpodobnost a matematická statistika Doc. RNDr. Gejza Dohnal, CSc. dohnal@nipax.cz

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Regresní analýza 1. Regresní analýza

V praxi pracujeme s daty nominálními (nabývají pouze dvou hodnot), kategoriálními (nabývají více

Genetické parametry a plemenná hodnota pro hodnocení JUT skotu systémem SEUROP

Jednofaktorová analýza rozptylu

a) Sledovaný znak (nemoc) je podmíněn vždy jen jedním genem se dvěma alelami, mezi kterými je vztah úplné dominance.

INTERAKCE NEALELNÍCH GENŮ POLYGENNÍ DĚDIČNOST

AKM CVIČENÍ. Opakování maticové algebry. Mějme matice A, B regulární, potom : ( AB) = B A

MATEMATICKÁ STATISTIKA. Katedra matematiky a didaktiky matematiky Technická univerzita v Liberci

Popis modelu pro odhady PH mléčné užitkovosti

Inovace studia molekulární a buněčné biologie reg. č. CZ.1.07/2.2.00/

Popis modelu pro odhady PH mléčné užitkovosti

INTERAKCE NEALELNÍCH GENŮ POLYGENNÍ DĚDIČNOST

Měření závislosti statistických dat

Regresní a korelační analýza

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Kontingenční tabulky, korelační koeficienty

Cvičení ze statistiky - 3. Filip Děchtěrenko

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

PRAVDĚPODOBNOST A STATISTIKA aneb Krátký průvodce skripty [1] a [2]

Korelační a regresní analýza

LINEÁRNÍ REGRESE. Lineární regresní model

Katedra speciální zootechniky, FAPPZ ČZU Praha

Regresní a korelační analýza

= oplození mezi biologicky příbuznými jedinci

Členské shromáždění Jiří Motyčka. Novelizace svazových dokumentů

Propojení výuky oborů Molekulární a buněčné biologie a Ochrany a tvorby životního prostředí. Reg. č.: CZ.1.07/2.2.00/

odpovídá jedna a jen jedna hodnota jiných

Úvod do obecné genetiky

Časové řady, typy trendových funkcí a odhady trendů

Korelační a regresní analýza. 1. Pearsonův korelační koeficient 2. jednoduchá regresní analýza 3. vícenásobná regresní analýza

Časové řady, typy trendových funkcí a odhady trendů

4ST201 STATISTIKA CVIČENÍ Č. 10

Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

Cvičeníč. 10 Dědičnost a pohlaví. Mgr. Zbyněk Houdek

4EK211 Základy ekonometrie

Kontingenční tabulky, korelační koeficienty

Hardy-Weinbergův zákon - cvičení

AVDAT Geometrie metody nejmenších čtverců

ANALÝZA DAT V R 7. KONTINGENČNÍ TABULKA. Mgr. Markéta Pavlíková Katedra pravděpodobnosti a matematické statistiky MFF UK.

6. Lineární regresní modely

Transkript:

Heritabilita Heritabilita = dědivost Podíl aditivního rozptylu na celkovém fenotypovém rozptylu Výpočet heritability h 2 = V A / V P Výpočet genetické determinance znaku h 2 = V G / V P Heritabilita závisí na: Velikosti aditivní odchylky Velikosti odchylek V D, V I a V Es Variabilitě prostředí Pro každý znak má genotypový, aditivní a fenotypový rozptyl v dané populaci zcela charakteristické hodnoty. Příklady odhadů koeficientu heritability Organizmus Znak Heritabilita Počet abdominálních chloupků 0,50 Drozofila Velikost těla 0,40 Velikost ovárií 0,30 Produkce vajíček 0,20 1. laktace 0,65-0,91 Skot Tučnost mléka 0,31-0,90 Délka těla 0,62-0,75 Hmotnost 0,75-0,75 Výška 0,64-0,93 Člověk Hmotnost 0,63-0,92 Inteligence 0,63-0,88 Porodní hmotnost 0,58-0,67

Konstatování Variabilnější prostředí heritabilitu snižuje Konstantní prostředí heritabilitu zvyšuje Znaky související s reprodukční způsobilostí mají heritabilitu nižší než ostatní Rozložení složek variability v odhadech heritability Drosophila melanogaster [procentuálně %] Znak Bristle Thorax Vaječník Vajíčka Fenotyp V P 100 100 100 100 Aditivní V A 52 43 30 18 Neaditivní V D +V I 9 6 35 44 Environmentální V E 39 51 35 38 Počet bristlí Velikost vaječníků Aditivní rozptyl V A 33 23 Neaditivní rozptyl V NA 6 27 Obecný environment. rozptyl V Eg 3 3 Specielní environment. rozptyl V Es 58 46 Celkový fenotypový rozptyl V P 100 100 Drosophila melanogaster [složky rozptylu v délce bristlí] Samečci Samičky Celkový fenotyp V P 4,24 5,44 Mezi jedinci V G +V Eg 1,82 2,19 Uvnitř jedinců V Es 2,42 3,25 Opakovatelnost r = (V G +V Eg )/ V P 0,43 0,40

Chování u člověka do 1 roku života Zdroj rozptylu % z celkového rozptylu Aditivní 15 Genetický Neaditivní 1 Pohlaví 2 Celkový genetický 18 Genotyp matky 20 Hlavní environ. vliv matky 18 Environmentální Okamžitý vliv matky 6 Věk matky 1 Parita (1., 2. atd. dítě) 7 Jedinečnost matky 30 Celkový environmentální 82 Fenotyp 100 Odhady heritability Selekce rodičů a výběrové páření. Chyba v důsledku selekce lepších rodičů. Někteří jedinci mají vysokou úroveň sledovaného znaku a dají jen průměrné potomky. Naopak průměrní jedinci dají vynikající potomky. rodič průměr potomek rodič průměr potomek D + I + E = +140 0 +40 +180 0 A P +20 D + I + E = -140 0 +40 +180 0 P A +20 +90

Jestliže v populaci (často v domestikovaných populacích) selektujeme špičkové producenty a eliminujem nejhorší jedince, zvyšujeme četnost aktivní alely. Fenotypový rozptyl rodičů je pak menší než v populaci i v generaci potomků. Páření dle fenotypové podobnosti se nazývá výběrové páření (assortative mating). Vztah potomek - rodič Vztah lze určit za předpokladu, že genotypové hodnoty rodičů (parent-p) a průměrné hodnoty potomků (offspring-o) jsou hodnoceny v panmiktické populaci. Průměrná hodnota potomků je polovina šlechtitelské hodnoty rodičů. Výpočet pomocí kovariancí Postup: Kovariance G s 1/2A = (A+D) s 1/2A = 1/2A 2 s 1/2AD Jelikož A s D nejsou korelovány, pak cov OP = 1/2 V A Kovariance potomka s jedním rodičem je rovna polovině aditivního rozptylu. Vztah polosourozenců Polosourozenci (half ship - HS) mají jednoho rodiče společného. Rozptyl průměrné hodnoty polosourozenců je rozptyl poloviny šlechtitelské hodnoty rodičů. Výpočet pomocí kovariancí cov HS = 1/2 V 1/2A = 1/4 V A Kovariance polosourozenců je rovna čtvrtině aditivního rozptylu.

Potomek a průměr rodičů Vztah lze určit z průměrné hodnoty hodnoty rodičů (P 1 a P 2 ) a průměrné hodnoty potomků. Zjišťuje se kovariance O s (P 1 + P 2 ) a ta se rovná průměrné kovarianci ke každému rodiči (cov OP1 + cov OP2 ). Výpočet pomocí kovariancí v případě, že oba rodiče mají stejný rozptyl. cov OP1 = cov OP2 = 1/2 V A Kovariance jedince s průměrnou hodnotou příbuzných stejného typu se rovná jeho kovarianci s jedním z těchto příbuzných a je rovna polovině aditivního rozptylu. Úplní sourozenci Kovariance úplných sourozenců se rovná rozptylu průměrů sourozeneckých rodin. cov FS = 1/2 V A + 1/4 V D Kovariance polosourozenců je rovna polovině aditivního rozptylu a čtvrtině rozptylu způsobeného dominancí. Závěr Ekvivalentním významem heritability je regrese (korelace) šlechtitelské hodnoty na fenotypovou hodnotu h 2 = b AP V případě studia sourozenců se používá koeficient vnitrotřídní korelace t = σ 2 B /(σ 2 w +σ 2 B), kde σ 2 w je složka rozptylu uvnitř skupin, σ 2 B je složka rozptylu mezi skupinami V případě studia vztahu potomků a rodičů se používá regrese potomků na rodiče b OP = cov OP /σ 2 P

Kovariance Regrese (b) Heritabilita Korelace (t) Potomek a jeden rodič 1/2 V A b = 1/2 V A /V P b = 1/2 h 2 Potomek a průměr rodičů 1/2 V A b = V A /V P b = h 2 Polosourozenci 1/4 V A t = 1/4 V A /V P t = 1/4 h 2 Úplní sourozenci 1/2 V A +1/4 V D t = (1/2 V A +1/4 V D )/ V P t > 1/2 h 2 Regresní metody obecně dávají přesnější výsledky při středních a vyšších hodnotách heritability, zatímco korelační při nízkých. Ovlivnění odhadů heritability Na odhady heritability největší měrou působí chyby způsobené: Výběrovým rozptylem Environmentálními zdroji (není většinou zachytitelný) Malý vliv environmentálního rozptylu působí na Korelace polosourozenců Regrese potomků na otce Vysoké odhady heritability v důsledku vlivu matky se objevují při odhadu regrese potomků na matku Nejméně vhodný způsob odhadu heritability je v případě korelace úplných sourozenců v důsledku vysoké složky společného prostředí Komplikací při odhadu ze vztahu potomek-rodiče je nutnost stejného rozptylu u obou rodičů. V opačném případě se heritabilita odhaduje z obou pohlaví samostatně. Z hlediska možných rušivých vlivů environmentální kovariance je nejvhodnější odhad korelace polosourozenců a regrese potomků na otce.

Analýza sourozenců Obecný postup odhadu heritability pomocí analýzy rozptylu: s počet otců (sires) d počet matek na otce (dam) k počet potomků na matku σ 2 s složka rozptylu mezi otci σ 2 d složka rozptylu mezi matkami uvnitř otců σ 2 w složka rozptylu uvnitř potomků σ 2 s s 1 s 2 σ 2 d d 1 d 2 d 3 d 1 d 2 d 3 w 1 w 1 w 1 w 1 w 1 w 1 w 2 w 2 w 2 w 2 w 2 w 2 σ 2 w w 3 w 3 w 3 w 3 w 3 w 3 Polosourozenecké rodiny nejsou při odhadech pozorovatelných složek rozptylu většinou rozděleny na rodiny úplných sourozenců, zpravidla se měří od každé matky jeden potomek. Předpokládá se nulový rozptyl způsobený společným prostředím. Regrese potomků na matku uvnitř otce je pak odhadem poloviny heritability. V případě, že neznáme heritabilitu sledovaného znaku, měla by být analýza plánována pro 3-4 matky na otce a 10 potomků na matku. Forma analýzy rozptylu pro uvedený model:

Zdroj rozptylu Stupeň volnosti Průměrný čtverec Složky Mezi otci s-1 MS S σ 2 w + kσ 2 d + kdσ 2 s Mezi matkami s(d-1) MS d σ 2 w + kσ 2 d Uvnitř potomků sd(k-1) MS w σ 2 w Při dodržení stejných podmínek je odhad heritability z rodin úplných sourozenců dvakrát přesnější než odhad z rodin polosourozenců. Příklad výpočtu rozptylu u potomků: Měření Počet měření Součet Průměr Součet čtverců odchylek SS Průměrný čtverec Skupina 1 5,5,5 3 15 5 0 0 Skupina 2 4,5,6 3 15 5 2 0,67 Skupina 3 3,5,7 3 15 5 8 2,67 Skupina 4 1,5,9 3 15 5 32 10,67 celkem 12 60 5 42 3,50 MS

Příklad: U neinbredních kuřat byla měřena hmotnost [g] v 8 týdnech. Potomci pocházeli z křížení 8 slepic (1-8) s 5 kohouty (A-E). Odhadni heritabilitu sledovaného znaku. A B C D E 1 687 618 618 600 717 2 691 680 687 657 658 3 793 592 763 669 674 4 675 683 747 606 611 5 700 631 678 718 678 6 753 691 737 693 788 7 704 694 731 669 650 8 717 732 603 648 690 Průměr 715,00 665,13 695,50 657,50 683,25 Součet 5720 5321 5564 5260 5466 SS 10838,00 15248,88 25132,00 11234,00 19233,50 Σx 2 = 18 773 473 Korekční člen: (Σx) 2 / 40 = (27331) 2 / 40 = 18 674 589 SS S = (5720) 2 /8 + (5321) 2 /8 +(5564) 2 /8 +(5260) 2 /8 +(5466) 2 /8 - (Σx) 2 / 40 = 18 691 786-18 674 589 = 17 197 SS W = Σx 2 - (Σx) 2 / 40 = 18 773 473-18 674 589 = 81 687 Výpočet heritability z analýzy rozptylu: Zdroj d.f. SS MS Mezi otci (5-1) = 4 17 197 4 299 = σ 2 w + kσ 2 s Potomci uvnitř otců 5(8-1) = 35 81 687 2 334 = σ 2 w k = 8 σ 2 w = 2334 σ 2 s = (4299-2334)/8 = 245,6 h 2 = 4σ 2 s /( σ 2 w + σ 2 s) 4cov HS = 4σ 2 s = 982,5 h 2 = 4σ 2 s /( σ 2 w + σ 2 s) = 982,5/2580 = 0,38

Regrese potomků na matku uvnitř otce: Běžné u hospodářských zvířat. Každý otec je pářen s několika matkami. Heritabilitu pak odhadujeme z průměrné regrese potomků na matku uvnitř otce. Regresi potomků na matku spočteme odděleně pro každou skupinu matek pářených s jedním otcem. Regresi pro jednotlivé otce sloučíme jako vážený průměr. Regrese potomků na matku uvnitř otce je pak odhadem poloviny heritability. Identická dvojčata: Jedinci stejného genotypu. Fenotypový rozptyl uvnitř párů je odhadem environmentálního rozptylu, je tedy možné dělení na genotypovou a environmentální složku. Podíl genetické determinace znaku je asi 90%, což je způsobeno vlivem společného prostředí již od prenatálního vývoje. Srovnáním s DZ dvojčaty je eliminován vliv společného prostředí, mají různý genotyp. Rozdíl v rozptylu mezi MZ a DZ dvojčaty pak představuje 1/2 V A + 3/4 V D Výpočet se provádí pomocí matic korelačních koeficientů. Srovnáním MZ a DZ dvojčat lze zjistit velikost neaditivního rozptylu.