Permuta, ligaçãoe Recombinação

Transcrição

1 Curso: Veterinária Campus Palotina Permuta, ligaçãoe Recombinação Professor Dr. Robson Fernando Missio

2 Ligaçãogênicagênica EstudadainicialmenteporW. Bateson e R.C. Punnet em1906; Estudarama cordaflore a forma do grãode pólenemervilhas; (P1) Flor púrpura, pólen longo x flor vermelha, pólen redondo (P2) F1: Todas flor púrpura e pólen longo F2: 296 flor púrpura e pólen longo 11,1/16 diferente de 9/16 19 flor púrpura e pólen redondo 0,7/16 diferente de 3/16 27 flor vermelha e pólen longo 1,0/16 diferente de 3/16 85 flor vermelha e pólen redondo 3,2/16 diferente de 1/16

3 Permutaoucrossing over É o rearranjo de segmentos das cromátides entre cromossomos homólogos, gerando gametas diferentes dos parentais. A A a a B b B b A A a a B b B b

4 Cromossomos em que não há recombinação produzem apenas gametas parentais. Cromossomos em que a recombinação ocorre, são produzidos tanto gametas parentais, quanto recombinantes.

5 Um únicocrossing over produzmetadede gametas parentais e metade recombinantes Meiose sem crossing over entre os genes Meiosecom crossing over entre os genes

6 Segregação Independente

7 M D m d Gametas m d m d Gametas Se os genes estiverem completamente ligados (sem crossing over) ½ M D ½ m d m d Fertilização m d ½ M D ½ m d ½ ½ M D m d m d m d Toda a prolenão recombinante

8 Tétrades A B A B a b a b A B A b a B a b Cromátides irmãs Cromossomos homólogos Cromátides irmãs Quiasma: Estruturade recombinação entre cromátides a b irmãs A B A b a B a b a B a b A B A b Parentais Parentais Recombinantes Recombinantes Primeira divisão meiótica Segunda divisão meiótica

9 Tétrade Gametas % % P R Quiasma Recombinação X X X X X X X ,5 X X X , % Quiasma= 2 (% recombinação) Distânciaentre A/a e B/b = % recombinaçãoentre A/a e B/b 1% de recombinação= 1 unidadede mapa A frequência de recombinação entre dois genes sempre será entre 0 e 50%.

10 Quantomaiora regiãoentre doisgenes, maiora probabilidadede queo crossing over ocorra nesta região, e vice versa. A frequênciade novas combinaçõesnosdizse dois genes estão distantes ou próximos, e isso podeser usadoparamapearas posiçõesdos genes nos cromossomos.

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12 Notaçõesparacruzamentocom ligação Antes: (P1) AABB x aabb(p2) F1 AaBb Agora (P1) A A B B a a b b (P2) F1 A B a b A B a b

13 Ligaçãofatorialouligaçãogênica Quando dois ou mais genes estão localizados no mesmo cromossomo. Ligação completa: Quandoosgenes estãomuitopróximos, no mesmo cromossomo. Ligação parcial: Quando os genes estão suficientemente separados.

14 Tiposde Ligaçãogênica Fase de aproximação ou acoplamento(cis) A a B b Neste caso, os dois alelos dominantes estão em um mesmocromossomo, e no seuhomólogo, os dois alelos recessivos.

15 Tiposde Ligaçãogênica Fase de repulsão(trans) A a b B Faseemqueestãonum mesmocromossomoo alelodominantede um gene e o alelorecessivodo outro gene, e vice-versa no homólogo.

16 Detecção de ligação genética Por meio de: Cruzamentos teste (segregação esperada 1:1:1:1) Geração F2(segregação esperada 9:3:3:1) desvios das freqüências de ocorrência de determinadas classes fenotípicas Através da aplicação de testes estatísticos (X2) análises monofatoriais Análises conjunta análise de independência de segregação

17 Como detectara fasede ligaçãoemf2 Avaliar a frequência do duplo recessivo!!! f (aabb aabb) = 1/16 independentes f (aabb aabb) > 1/16 Ligados em aproximação f (aabb aabb) < 1/16 Ligados em repulsão

18 Exemplo: Em tomateiro as plantas podem ter folhas Normais (dominantes) ou salpicadas (recessivas) e podem ser altas (dominantes) ou anãs (recessiva). M Normais m salpicadas D altas d anãs

19 Normal, alta Salpicada, anã M m D d m m d d Gametas Gametas Sem crossing over ½ ½ M D m d ¼ M D Com crossing over ¼ m d ¼ M d ¼ m D m d 100% P 50% P 50% R 100% P Fertilização M D m d M d m D m d M D m d 55 m d m d 53 M d m d m D m d 8 7 Total = 123 Parental (108) Recombinantes (15)

20 Com osgenes ligadose com crossing over, a prole parental (não recombinante) predomina. A prolerecombinantesempreseráa de menor frequência na descendência.

21 Frequência de recombinação: É a porcentagem da prole recombinante produzida pelo cruzamento teste. Freq Recombinação = Ʃ Recombinantes x 100 total da prole

22 Seguindo o exemplo anterior: M D m d M d m D m d M D m d m d m d 55 Parental (108) 53 M d m d m D m d 8 7 Recombinantes (15) Freq Recombinação= x 100 = 12,2% ,2% da prole exibem novas combinações resultantes do crossing over

23 Frequência de recombinação: É a porcentagem da prole recombinante produzida pela autofecundação da geração F1. Na geraçãof2 a FR é culculadabaseadona frequência do duplo recessivo(aabb).

24 Distânciaentre doisgenes emf2 Fase de aproximação Fasede repulsão

25 FrequênciaEsperadaemF2

26 Genes ligados Na herança dos genes ligados, a freqüência dos gametas de um heterozigoto depende da taxa de recombinação que ocorre entre os cromossomos homólogos. Os Gametas Parentais são formados mesmo que não haja recombinação e aparecem em maior quantidade. Os Gametas Recombinantes são formados apenas se houver permuta e aparecem em menor quantidade. A Taxa de Recombinação é expressa em porcentagem e corresponde ao somatório da freqüência de gametas recombinantes formados na gametogênese.

27 Unidadesde mapeamento Morgan Distânciaentre doisgenes ao longodaqualse esperaqueocorraum crossing over por gameta por geração. 1 centimorgan(cm) = 1% de recombinação 1 centimorgan(cm) = 0,01 Morgan

28 Mapeamentogenético É o arranjolinear de um grupode genes ou marcadores ao longo dos cromossomos; A distânciaentre doisgenes oumarcas correspondem à frequência de recombinação entre eles; Várias espécies já foram mapeadas: feijão; arroz; café; ervilha; amendoim; soja; cevada; milho; trigo; cacau; algodão; cana-deaçúcar; tomate; etc..

29 Mapamorfológico em tomate

30 Mapa genético de Trigo

31 Milho

32 Mapeamento genético com marcadores moleculares Desenvolvimento dos marcadores moleculares

33 1955 Marcadores morfológicos 1959 Isoenzimas (Market e Moller 1959) RFLP (Botstein 1980) PCR (Mulis e Falona 1987) SSCP SSR (Litt e Luty 1989) RAPD (Williams et al. 1990) Beckmann e Soller SCAR (Paran e Michelmore 1993) ISSR (Zietkiewicz et al. 1994) AFLP (Vos et al. 1995); cdna-aflp (Bachem et al. 1996) 1999 Atual IRAP e REMAP (Kalendar et al. 1999) SNP; SNAP; EST-SSR; TRAP Macro-arranjo Micro-arranjo

34 Escolha da população apropriada Retrocruzamento ou cruzamento teste F2 Linhagens Endogâmicas Recombinantes (RIL Recombinant Imbred Lines) Duplo-haplóides

35 Tipo de marcador genético RAPD Random Amplified Polymorphism DNA AFLP Amplified Fragment Length Polymorphism RFLP Restriction Fragment Length Polymorphism SSR Microssatélites SNP Single Nucleotide Polymorphism

36 Verificação da distorção da segregação F2 3:1 e 1:2:1 RC 1:1 RIL 1:1 DH 1:1 Teste de qui-quadrado

37 Cálculo da FR entre pares de marcas Frequência de gametas recombinantes entre duas marcas; Uso de funções de mapeamento

38 Estabelecimento dos grupos de ligação Grupo de genes (marcadores) que estão localizados no mesmo cromossomo;

39 Determinação da ordem dos marcadores nos grupos de ligação

40 Mapa genético parcial da cevada

41 Mapagenéticoparcialdo Milho

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43 Aplicações Localizações dos genes que controlam características de importância econômica: Produção de grão; Altura de plantas; Teor de proteína; Resistência a doenças; Mapeamento comparativo(evolução dos genomas); Homologia de genes; Conservação das distâncias; Ordemdos genes; Clonagemde genes baseadosno mapa

44 Genética quantitativa e molecular Universidade Federal de Viçosa Prof. Cosme Damião Cruz e Ivan Schuster

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46 Constructing Genetic Linkage Maps with MAPMAKER/EXP Version 3.0 A Tutorial and Reference Manual Stephen E. Lincoln, Mark J. Daly, and Eric S. Lander A Whitehead Institute for Biomedical Research Technical Report Third Edition, January, 1993 (Beta Distribution 3B)