Metodi molecolari per il miglioramento genetico (M3G)

Metodi molecolari per il miglioramento genetico (M3G)

Corso di laurea in “Scienze della produzione e protezione delle piante” (codice G59)Docente: Filippo Geuna

A.A. 2019/2020

Email: [email protected]

Sito Web del corso:http://sites.unimi.it/geuna/didattica

©2016FilippoGeuna-UniversitàdegliStudidiMilano


Libro di testo

http://www.liguori.it/schedanew.asp?isbn=3743

Questa opera è protetta dalla Legge sul diritto d’autore (Legge n. 633/1941: http://www.giustizia.it/cassazione/leggi/l633_41.html). Tutti i diritti, in particolare quelli relativi alla traduzione, alla citazione, alla riproduzione in qualsiasi forma, all’uso delle illustrazioni, delle tabelle e del materiale software a corredo, alla trasmissione radiofonica o televisiva, alla registrazione analogica o digitale, alla pubblicazione e diffusione attraverso la rete Internet sono riservati, anche nel caso di utilizzo parziale. La riproduzione di questa opera, anche se parziale o in copia digitale, è ammessa solo ed esclusivamente nei limiti stabiliti dalla Legge ed è soggetta all’autorizzazione scritta dell’Editore. La violazione delle norme comporta le sanzioni previste dalla legge. Il regolamento per l’uso dei contenuti e dei servizi presenti sul sito della Casa Editrice Liguori è disponibile al seguente indirizzo: http://www.liguori.it/politiche_contatti/default.asp?c=legal L’utilizzo in questa pubblicazione di denominazioni generiche, nomi commerciali e marchi registrati, anche se non specificamente identificati, non implica che tali denominazioni o marchi non siano protetti dalle relative leggi o regolamenti. Liguori Editore - I 80123 Napoli http://www.liguori.it/ © 2007 by Liguori Editore, S.r.l. Tutti i diritti sono riservati Prima edizione italiana Settembre 2007 Barcaccia, Gianni : Genetica e genomica. Vol. III. Genomica e Biotecnologie genetiche/Gianni Barcaccia, Mario Falcinelli Napoli : Liguori, 2007 ISBN-13 978 - 88 – 207 – 4106 - 8 1. Espressione genica 2. Ingegneria genetica I. Titolo Aggiornamenti 18 17 16 15 14 13 12 11 10 09 08 07 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0


Materialedida>coconsigliatoules Janick, James N. Moore Fruit Breeding Wiley, 1996 - 632 pagine

Maria Luisa Badenes, David H. Byrne Fruit Breeding Springer, 2012 - 875 pagine

Sansavini S., Costa G., Gucci R., Inglese P., Ramina A., Xiloyannis C. “Arboricoltura generale” Pàtron Editore 2012 Capitolo 6 – D. Bassi, S. Sansavini, R. Testolin Il miglioramento genetico nelle piante arboree: fondamenti e applicazioni

Gianni Barcaccia, Mario Falcinelli Genetica e genomica (vol. 3) Genomica e biotecnologie genetiche Liguori, 2007

Gianni Barcaccia, Mario Falcinelli Genetica e genomica (vol. 2) Miglioramento genetico Liguori, 2007

Jack Brown, Peter D. S. Caligari Plant Breeding Wiley-Blackwell, 2008 – 224 pagine

Arie Altman, Paul Michael Hasegawa Plant Biotechnology and Agriculture: Prospects for the 21st Century Academic Press, 2012

Materialedida>coconsigliato

David J. Balding, Martin Bishop, Chris Cannings "Handbook of Statistical Genetics (2 volume set)" Wiley | 2007 | ISBN: 0470058307 | 1616 pages | File type: PDF | 11 mb http://www.ebook3000.com/Handbook-of-Statistical-Genetics--2-volume-set-_116989.html http://www.amazon.com/Handbook-Statistical-Genetics-David-Balding/dp/0471860948

Genetics and Genomics of Populus (Plant Genetics and Genomics: Crops and Models, 8) Springer | Pages: 368 | 2010 | ISBN-10: 1441915400 | 4 mb http://www.ebook3000.com/Genetics-and-Genomics-of-Populus--Plant-Genetics-and-Genomics--Crops-and-Models--8-_113842.html

Genetics and Genomics of Rosaceae (Plant Genetics and Genomics: Crops and Models, 6) Springer | Pages: 636 | 2009 | ISBN-10: 0387774904 | 5 mb http://www.ebook3000.com/Genetics-and-Genomics-of-Rosaceae--Plant-Genetics-and-Genomics--Crops-and-Models--6-_114057.html


K. Lange "Mathematical and Statistical Methods for Genetic Analysis" http://www.amazon.com/Mathematical-Statistical-Methods-Genetic-Analysis/dp/0387953892/ref=pd_sim_sbs_b_5

Andrea S. Foulkes, "Applied Statistical Genetics with R: For Population-based Association Studies (Use R)” Springer 2009 http://www.libgen.info/view.php?id=489093

Oraguzie, N.C.; Rikkerink, E.H.A.; Gardiner, S.E.; Silva, H.N. de (Eds.) “Association mapping in plants” Springer 2007 Oraguzie_2007_(Association mapping in plants) eBook.pdf


Mahmut Çalişkan “Genetic Diversity in Plants” 2012 http://www.intechopen.com/books/genetic-diversity-in-plants http://cdn.intechopen.com/pdfs/31471/InTech-Association_mapping_in_plant_genomes.pdf http://cdn.intechopen.com/pdfs/31472/InTech-Fruit_germplasm_characterization_genomics_approaches_for_the_valorisation_of_genetic_diversity.pdf

G. Zheng et al. “Analysis of Genetic Association Studies” Springer 2012 Zheng_2012_(Analysis-of-Genetic-Association-Studies).pdf

H.J. Newbury “Plant Molecular Breeding” Blackwell 2003 Newbury_2003_(Plant Molecular Breeding).pdf

Altre fonti di informazione

©2018FilippoGeuna-UniversitàdiMilano

Programma Syllabus

•  Richiamo di genetica formale (mendeliana) Elements of Mendelian genetics•  Marcatori molecolari Molecular markers•  Identificazione genetico-molecolare delle varietà: fingerprinting genetico•  Mappatura genica con marcatori molecolari Marker-assisted mapping and

breeding•  Metodi di analisi dei genomi (Genomica, Trascrittomica, Proteomica,

Metabolomica) Genomics, Transcriptomics, Proteomics, Metabolomics•  Gli strumenti della bioinformatica The tools of bioinformatics•  Principi di ingegneria genetica e tecnologia del DNA ricombinante.

Trasformazione genetica e produzione di organismi geneticamente modificati (OGM) Principles of genetic engineering (GMO)

•  Esercitazioni in aula Classroom activities•  Esercitazioni pratiche Lab activities•  Argomenti a richiesta… On demand from students…


What modern breeding companies look forDESIREDSKILLSANDEXPERIENCEYourprofile:•  PhDorMScinplantscienceorstaLsLcs•  Experienceindatamanagementandprogramming(e.g.RorVB,C++,Python)•  KnowhowinprocessopLmizaLon•  KnowledgeingeneLcsandapplicaLonofmolecularmarkers•  Knowledgeinplantoranimalbreeding•  TeamplayerandexcellentcommunicaLonskills•  VerygoodEnglishlanguageskills,basicGermanknowledgeisaplus•  Reasoningpowerandself-iniLaLve•  WillingnessforpersonneldevelopmentJobpos.ngnumber:447-FLookatyourfuturecompany.HereyoucanseethepanoramicviewfordifferentbuildingsatourheadquarterinEinbeck:www.kws.de/kws_360viewAddress:KWSServicesDeutschlandGmbHHumanResources,RobertGrafP.O.1463,37555Einbeck;GermanyPhone:++495561311-1239ABOUTTHEEMPLOYERAboutKWSKWShasbeenbreedingcropsforthemoderateclimaLczoneformorethan160years.Thecompanyisnowoneoftheworld’sleadingseedproducers.Ithassome4,700employeesandafootprinttouchingmorethan70countries.ForfurtherinformaLonpleasevisit:www.kws.com/career

©2018FilippoGeuna-UniversitàdegliStudidiMilanohttps://www.researchgate.net/job/887963_Biostatistician_Plant-Breeder_m_f-Automation_of_Marker_Data_Analysis_in_Sugarbeet_Breeding

MA27-02-2018

“…we produce much more data than we are able to analyze and exploit…”


“…so we need powerful computational tools…”

“…the University of Milano has built the INDACO High-Performance Computing (HPC) platform…”

“…our department (DISAA) is one of the proponents…”

INDACO: INfrastruttura di calcolo per il trattamento di DAti Complessi www.indaco.unimi.it

Autofecondazione di un monoibrido

Simularecosasuccede(classierapporLgenoLpiciefenoLpici)autofecondandounindividuomonoibridoAa

ME11-03-2020

¾ A-

¼ aa

A a

A AA Aa

a Aa aa


L’incrocio di prova (test cross)ME11-03-2020


Il quadrato di Punnett per l’autofecondazione di un diibridoME11-03-2020

AB Ab aB ab

AB AABB AABb AaBB AaBb

Ab AABb AAbb AaBb Aabb

aB AaBB AaBb aaBB aaBb

ab AaBb Aabb aaBb aabb


AaBbxAaBb

Punnett square of a self-crossed dihybrid

Esercizio sull’autofecondazione di un diibrido

Simularecosasuccede(classierapporLgenoLpiciefenoLpici)autofecondandounindividuodiibridoAaBb

ME11-03-2020

9/16 A-B-

3/16 A-bb

3/16 aaB-

1/16 aabb

¾ A-

¼ aa

¾ B-

¼ bb

¾ B-

¼ bb

AB Ab aB ab






Esercizio sull’autofecondazione di un triibrido

Simularecosasuccede(classierapporLgenoLpiciefenoLpici)autofecondandounindividuotriibridoAaBbCc

Simulatewhathappensbyself-crossingatrihybridindividualAaBbCcintermsofbothgenotypicandphenotypicra<os

Suggerimento:u<lizzareilmetododellatricotomiageno<picaedelladicotomiafeno<picaSugges<on:usethedicotomicmethod

ME06-03-2019


Esercizio sull’autofecondazione di un triibridoMA27-02-2018

¾ A-

¼ aa

¾ B-

¼ bb

¾ B-

¼ bb

27/64 A-B-C-

9/64 aaB-C-

3/64 aaB-cc

1/64 aabbcc

¾ C-

¼ cc

¾ C-

¼ cc

¾ C-

¼ cc ¾ C-

¼ cc

9/64 A-B-cc

9/64 A-bbC-

3/64 A-bbcc

3/64 aabbC-

2n

223

Quante classi fenotipiche si producono con n geni?

Ammettendo 23 geni su 23 cromosomi indipendenti

22 Ammettendo 2 geni su 2 cromosomi indipendenti

23 Ammettendo 3 geni su 3 cromosomi indipendenti


Esercizio sull’autofecondazione di un triibridoMA27-02-2018

ABC ABc AbC Abc aBC aBc abC abc

ABC AABBCC AABBCc AaBbCc

ABc AABBCc AaBbcc

AbC AabbCc

Abc

aBC

aBc

abC

abc aabbcc



Punnett Square Calculator

http://scienceprimer.com/punnett-square-calculator

MA17-03-2020

Segregazione di un diibrido in incrocio di provaMA17-03-2020

Per ciascuna configurazione possibile compaiono 4 classi fenotipiche in rapporti uguali quindi: segregazione indipendente

Vs


X

AaBb aabb

ab

AB AaBb

Ab Aabb

aB aaBb

ab aabb

Colore del fiore

Colore del seme

A

b B

a

1/4

1/4

1/4

1/4

Esercizio sulla segregazione di un diibrido in incrocio di prova(Stansfield 3.4) Le piante di pomodoro alte sono prodotte dall’azione di un allele dominante D, e quelle nane dall’allele recessivo d. I fusti pelosi sono prodotti da un gene dominante H e quelli non pelosi dall’allele recessivo h. Una pianta diibrida alta con fusto peloso viene sottoposta ad un incrocio di prova e si osserva che la sua F1 è costituita da: 118 piante alte e con fusto peloso, 121 piante nane con fusto non peloso, 112 piante alte con fusto non peloso, 109 piante nane con fusto peloso. (a) Si tracci lo schema di questo incrocio. (b) Qual è il rapporto tra piante alte e nane; tra piante con fusto peloso e non peloso? (c) Questi due loci sono soggetti ad un assortimento indipendente l’uno dall’altro? 118 Tall and hairy 121 Dwarf and glabrous 112 Tall and glabrous 109 Dwarf and hairy a) draw the scheme of the cross; (b) which is the ratio between tall and dwarf and between hairy and glabrous plants; (c) are the two loci independent?

MA17-03-2020


Esercizio sulla segregazione di un diibrido in incrocio di prova

(Stansfield 3.4) Le piante di pomodoro alte sono prodotte dall’azione di un allele dominante D, e quelle nane dall’allele recessivo d. I fusti pelosi sono prodotti da un gene dominante H e quelli non pelosi dall’allele recessivo h. Una pianta diibrida alta con fusto peloso viene sottoposta ad un incrocio di prova e si osserva che la sua F1 è costituita da: 118 piante alte e con fusto peloso, 121 piante nane con fusto non peloso, 112 piante alte con fusto non peloso, 109 piante nane con fusto peloso. (a) Si tracci lo schema di questo incrocio. (b) Qual è il rapporto tra piante alte e nane; tra piante con fusto peloso e non peloso? (c) Questi due loci sono soggetti ad un assortimento indipendente l’uno dall’altro?

ME18-03-2020

DH Dh dH dh

dh DdHh0.25

Ddhh0.25

ddHh0.25

ddhh0.25

AlteFustopeloso

118

AlteFustononpeloso

112

NaneFustopeloso

109

NaneFustononpeloso

121

(118 + 112) : (121 + 109) à 1:1

Alte Nane

(118 + 109) : (121 + 112) à 1:1

Peloso Non peloso

Comparsa di 4 classi fenotipiche in rapporti uguali quindi: segregazione indipendente

D d

H h




ME18-03-2020

DH dh

dh DdHh0.50

ddhh0.50

Per ciascuna configurazione possibile compaiono solo 2 classi fenotipiche in rapporti uguali quindi: segregazione non indipendente (linkage completo)

Dh dH

dh Ddhh0.50

ddHh0.50

D H

d h

D h

d H

Configurazione: Cis Configurazione: Trans

Vs




ME18-03-2020

Per ciascuna configurazione possibile compaiono 4 classi fenotipiche in rapporti non uguali quindi: segregazione non indipendente (linkage incompleto)

D

H

d

h

D

h

d

H

Configurazione: Cis Configurazione: Trans

Vs X X

Dh DH dh dH

dh Ddhh0.45

DdHh0.05

ddhh0.05

ddHh0.45

DH Dh dH dh

dh DdHh0.45

Ddhh0.05

ddHh0.05

ddhh0.45


Esercizio sulla segregazione di un diibrido in linkage in incrocio di prova

ME18-03-2020(Geuna 1) Le piante di frumento alte sono prodotte dall’azione di un allele dominante T, e quelle nane dall’allele recessivo t. I semi colorati sono prodotti da un gene dominante C e quelli incolori dall’allele recessivo c. Una pianta diibrida alta con semi colorati viene sottoposta ad un incrocio di prova e si osserva che la sua F1 è costituita da: 6 piante alte e con semi colorati, 4 piante nane con semi incolori, 193 piante alte con semi incolori, 201 piante nane con semi colorati. (a) Si tracci lo schema di questo incrocio. (b) Qual è il rapporto tra piante alte e nane; tra piante con semi colorati e incolori? (c) Questi due loci sono soggetti ad un assortimento indipendente o sono in linkage? In caso di linkage si determini la distanza in cM tra i due loci e si descriva la fase del genitore diibrido. 6 Tall and colored seeds 193 Tall and white seeds 4 Dwarf and white seeds

201 Dwarf and colored seeds a) draw the scheme of the cross; (b) which is the ratio between tall and dwarf and between hairy and glabrous plants; (c) are the two loci independent or in linkage? In case of linkage calculate the distance in cM and the phase in the dihybrid parent.

Esercizio sulla segregazione di un triibrido (con variante in linkage)(Stansfield 3.7)

Si sa che il colore del fusto delle piante di pomodoro è sotto il controllo genetico di almeno un paio di alleli tali per cui A- dà come risultato la produzione di pigmento antocianina (fusto color porpora). Il genotipo recessivo aa non dà questo pigmento per cui il fusto rimane verde. Il bordo della foglia del pomodoro può essere profondamente intagliato sotto l’azione di un allele dominante C. Il genotipo recessivo cc produce foglie dal bordo liscio chiamate “foglie a patata”. La produzione di due loculi nel frutto del pomodoro è una caratteristica dell’allele dominante M; loculi multipli sono prodotti dal genotipo recessivo mm. Viene realizzato un incrocio tra due linee pure: Fusto color porpora, foglia di patata, frutto biloculato x Fusto verde, foglia incisa, frutto pluriloculato. Quale rapporto fenotipico si attende nella F2? - VARIANTE#1: cosa succederebbe se i geni A e C fossero in linkage completo? - VARIANTE#2: cosa succederebbe se i geni A e C fossero in linkage a 10 cM? Purple stem, potato leaf, bi-loculed fruit X Green stem, rough leaf, multi-loculed fruit Which phenotype ratios are expected in the F2? VARIANT#1: what would it happen should genes A and C be in complete linkage? VARIANT#2: what would it happen should genes A and C be in linkage at 10 cM?

MA24-03-2020


Esercizio sulla segregazione di un triibrido(Stansfield 3.7)

ME18-03-2020


AC Ac aC ac

AC AACC AACc AaCC AaCc

Ac AACc AAcc AaCc Aacc

aC AaCC AaCc aaCC aaCc

ac AaCc Aacc aaCc aacc

Esercizio sulla segregazione di un diibrido(Stansfield 3.8) La posizione del fiore sul fusto del pisello è determinata da un paio di alleli. I fiori che crescono alle ascelle (angolo superiore tra il picciolo e il fusto) sono prodotti dall'azione di un allele dominante T, quelli che crescono solo all'apice del fusto dall'allele recessivo t. I fiori colorati sono prodotti da un gene dominante C e i fiori bianchi dall'allele recessivo c. Una pianta diibrida con fiori colorati che crescono alle ascelle delle foglie viene incrociata con una pianta di razza pura, avente lo stesso fenotipo. Quali rapporti genotipici e fenotipici si attendono nella progenie F1? VARIANTE#1: cosa succederebbe se il padre fosse ttcc? VARIANTE#2: cosa succederebbe se, rispetto alla Variante#1 i geni T e C fossero in linkage? (esempio con linkage a 10 cM) A dihybrid plant with coloured flowers and growing in the middle of the stem is crossed with a pure line featuring the same phenotype. What are the genotypic and phenotypic ratios in the F1 progeny? • Variant#1: what would happen should the father be ttcc? • Variant#2: what would happen if, with respect to Variant#1, the genes T and C were 10 cM distant?

MA31-03-2020


Esercizio sulla segregazione di un diibrido

(Stansfield 3.9) Nei meloni estivi il colore bianco del frutto è determinato da un allele dominante (W) e il colore giallo dall'allele recessivo (w). Un allele dominante in corrispondenza di un altro locus (S) produce frutti piatti e il suo allele recessivo (s) frutti sferici. Se una varietà omozigote con frutto bianco e piatto, dal genotipo WWSS, viene incrociata con una varietà omozigote con frutto giallo sferico, dal genotipo wwss, i componenti della F1 sono tutti diibridi dal genotipo WwSs con frutti bianchi e piatti. Se viene consentito che i componenti della F1 si incrocino tra loro a caso, quale sarà il rapporto fenotipico atteso nella generazione F2? (e i genotipi?) Variante1: cosa succede se un diibrido WwSs viene incrociato con un doppio recessivo per gli stessi geni? Variante2: cosa succede se si parte da WWss x wwSS?

MA31-03-2020


Esercizio sulla segregazione di un diibrido(un gene dominante e uno codominante)

(Russell 4.12) Nei peschi il gene per la buccia del frutto pelosa (F) manifesta dominanza completa su quello che determina la buccia liscia (nettarina) (f), e il gene che determina delle formazioni ovali alla base delle foglie (Go) manifesta dominanza incompleta su quello che ne determina l’assenza (GN), per cui l’eterozigote presenta formazioni tonde. Una varietà di pesco omozigote con frutti pelosi e assenza di formazioni viene incrociata con una a frutti lisci e formazioni ovali. a. Quale sarà il fenotipo della F1? b. Quale sarà il fenotipo della F2? c. Quale sarà il fenotipo dei figli di un incrocio della F1 con il genitore liscio, con formazioni ovali? d. Cosa succede se anche il gene F manifesta una dominanza incompleta? e. Sulla base dei dati del punto (d) si disegni un istogramma delle frequenze dei fenotipi per entrambi i geni contemporaneamente e indipendentemente.

ME18-03-2020


(Russell 4.14) La forma dei ravanelli può essere allungata (SL/SL), ovale (SL/SS) o rotonda (SS/SS) e il colore dei ravanelli può essere rosso (CR/CR), porpora (CR/CW) o bianco (CW/CW). Se una pianta a ravanelli allungati e rossi viene incrociata con una pianta a ravanelli rotondi e bianchi, quali saranno i fenotipi della F1 e della F2?

ME18-03-2020


Esercizio sulla segregazione di un diibrido con codominanza (due geni entrambi codominanti)

Esercizio sulla segregazione di un diibrido con codominanza

(Russell 4.14) MA26-03-2019


X

SLSLCRCR SSSSCWCW

1/4 SLSL

1/4 CRCR

1/4 CWCW

2/4 SLSS

1/4 SSSS

2/4 CRCW

1/4 CRCR

1/4 CWCW

2/4 CRCW

1/4 CRCR

1/4 CWCW

2/4 CRCW

In F2 con che rapporti segrega il colore? E la forma del ravanello?

SLSSCRCW

Il sistema AB0 dei gruppi sanguigniMA13-03-2012


IA IB i Alleli del gruppo AB0:

IAIA à A IAi à A

IBIB à B IBi à B IAIB à AB ii à 0

Genotipi possibili:

Esercizio sui gruppi sanguigni e la codominanza

(Stansfield 2.10) Un uomo chiede il divorzio dalla moglie per infedeltà. Il primo ed il secondo figlio che entrambi riconoscono hanno rispettivamente gruppo sanguigno 0 e AB. Il terzo figlio, che l’uomo disconosce, è del gruppo sanguigno B. Questa affermazione può essere utile alla causa dell’uomo?

MA13-03-2013


0 AB B

? ?

Esercizio sui gruppi sanguigni e la codominanza

(Russell 4.4) Stabilite se il bambino, negli esempi che seguono, può realmente nascere dall’incrocio tra due individui. Spiegate la vostra risposta. a.  Un bambino “0” da due individui “A” b.  Un bambino “0” da un individuo “A” e uno “B” c.  Un bambino “AB” da un individuo “A” e uno “0” d.  Un bambino “0” da un individuo “AB” e uno “A” e.  Un bambino “A” da un individuo “AB” e uno “B”

MA13-03-2012


Esercizio sull’epistasi

(Russell 4.27) I geni A, B e C segregano in modo indipendente e controllano la produzione di

un pigmento nero. (a)  Supponete che A, B e C agiscano in una via metabolica nel modo

seguente: Gli alleli alternativi che determinano un funzionamento anormale di questi geni

sono a, b e c rispettivamente. Un nero A/A B/B C/C viene incrociato con un incolore a/a b/b c/c e dà una F1 nera. La F1 viene autofecondata. Quale proporzione della F2 è incolore? (Supponete che i prodotti di ogni passaggio, ad eccezione dell’ultimo, siano incolori per cui si osservano solo fenotipi incolori e nero).

(b) Supponete che C produca un inibitore che impedisce la formazione del nero distruggendo la capacità di B di espletare la sua funzione, nel modo seguente:

ME18-03-2020

C (inibitore)

A B incolore nero

A B incolore nero

C

X


Variante: cosa succederebbe se nel caso (a) il gene “C” mostrasse dominanza incompleta con colore intermedio?

Esercizio sull’epistasi (Russell 4.27)ME18-03-2020

¾ A-

¼ aa

¾ B-

¼ bb

¾ B-

¼ bb

27/64 A-B-C-

9/64 aaB-C-

3/64 aaB-cc

1/64 aabbcc

¾ C-

¼ cc

¾ C-

¼ cc

¾ C-

¼ cc ¾ C-

¼ cc

9/64 A-B-cc

9/64 A-bbC-

3/64 A-bbcc

3/64 aabbC-


Esercizio sull’epistasi (Russell 4.27 modificato)ME18-03-2020

¾ A-

¼ aa

¾ B-

¼ bb

¾ B-

¼ bb

27/64 A-B-C-

9/64 aaB-C-

3/64 aaB-cc

1/64 aabbcc

¾ C-

¼ cc

¾ C-

¼ cc

¾ C-

¼ cc ¾ C-

¼ cc

9/64 A-B-cc

9/64 A-bbC-

3/64 A-bbcc

3/64 aabbC-


cc

Cc

CC

18/64 A-B-Cc

9/64 A-B-CC

9/64 A-B-cc

Esercizio modificato in cui C è codominante su c per cui: CC=viola Cc=rosa cc=bianco

9/64 A-B-Cc Ecc….

Eredità del colore nella cariosside di frumento (secondo Nilsson-Ehle)

AB Ab aB ab





X

AABB aabb

AaBb

AABB AABb AaBB

AaBb AAbb aaBB

Aabb aaBb

aabb

P

F1

F2

1 4 6 4 1

MA25-03-2019

X Aa

Bb

Y


Esercizio sul controllo quantitativo di un carattere (ispirato al carattere “colore della cariosside di frumento” di Nilsson-Ehle)

MA16-04-2019


180 160 140 120 100 80 60

aabb

cc

Aab

bcc

aa

Bbc

c

aabb

Cc

AA

BB

CC

Genes “A”, “B” e “C” represent triplicates of the same biosynthetic (enzymatic) function, each one featuring two alleles whereby: A=B=C each accumulates 30 pigment units a=b=c each accumulates 10 pigment units Calculate the expected phenotypic classes (in terms of pigment accumulated) and their frequencies and plot them in a histogram

I geni “A”, “B” e “C” sono triplicazioni della stessa funzione biosintetica con due alleli ad effetto quantitativo tali per cui: A=B=C accumulano ciascuno 30 unità di pigmento a=b=c accumulano 10 unità di pigmento Si calcolino le classi fenotipiche (in termini di pigmento accumulato) e le relative frequenze attese e si crei un istogramma

Verifica di ipotesi attraverso il test del X2 (1/4)ME18-03-2020


X SsYy ssyy

154 lisci, gialli 124 lisci, verdi 144 rugosi, gialli 146 rugosi, verdi

Totale: 568

Ipotesi: se i due geni S e Y sono indipendenti, dal reincrocio dovranno risultare quattro classi fenotipiche con rapporto 1:1:1:1

E’ questo il caso?

(da Russell, cap.2 pag.36)

Il test del X2 (calcolo) (2/4)MA20-03-2019


(1) (2) (3) (4) (5) (6)

FenoLpoNumeroosservato

(o)

Numeroaleso(e)

d(=o-e) d2 d2/e

154 142 12 144 1,01

124 142 -18 324 2,28

144 142 2 4 0,03

146 142 4 16 0,11

Totale 0 3,43

(7)X2=….(8)gradidilibertà(df)=….

X2 = Σ d2

e




(1) (2) (3) (4) (5) (6)


(o)

Numeroaleso(e)

d(=o-e) d2 d2/e

lm 90 95 -5 25 0,27

ll 100 95 5 25 0,27

Totale 0 0,54

(7)X2=….(8)gradidilibertà(df)=….

X2 = Σ d2

e




(1) (2) (3) (4) (5) (6)


(o)

Numeroaleso(e)

d(=o-e) d2 d2/e

Liscio,giallo 5 5,75 0,75 0,56 0,097

Liscio,verde 8 5,75 2,25 5,06 0,88

Rugoso,giallo 5 5,75 0,75 0,56 0,097

Rugoso,verde 5 5,75 0,75 0,56 0,097

Totale 23 23 0 1,171

(7)X2=3,43(8)gradidilibertà(df)=3

X2 = Σ d2

e


Il test del X2 (tabella delle probabilità) (4/4)ME18-03-2020



Calcolo della distanza tra geni:metodo della “radice quadrata” vs. reincrocio

ME25-03-2020


Esercizio di calcolo della distanza tra geni:metodo della “radice quadrata” vs. reincrocio

(Geuna 2) In una specie vegetale il gene per la buccia del frutto purpureo (P) manifesta dominanza completa su quello che determina la buccia rossa (p), e il gene che determina il frutto allungato (L) manifesta dominanza completa su quello che determina il frutto rotondo (l). Una varietà omozigote con frutti purpurei e allungati viene incrociata con una a frutti rossi e rotondi. Individui della generazione F1 vengono incrociati tra di loro e ne derivano, nella generazione F2, i seguenti fenotipi coi rispettivi numeri di individui ààà (a) si determini se i due geni sono associati tra di loro;

assess if the two genes are in linkage (b) in caso di associazione si stimi la distanza di mappa (per il calcolo servirsi anche del metodo della “radice quadrata”);

in case of linkage determine the distance using the “square root” method

(c) si determini se è possibile stabilire la fase dei due geni nei genitori; is it possible to assess the phase in the parents?

(d) si esegua un test del X2 per valutare l’attendibilità dell’ipotesi fatta. use the X2 test to determine the correctness of your hypothesis

ME25-03-2020


107

12

8

24

Exercise – calculation of distance between genes:“square root” vs. “test-cross” method

(Geuna 2)

ME25-03-2020


107

12

8

24

Calcolodelladistanzatrageni(omarcatori)

funzionediKosambi

MA24-03-2020


xAB=¼logn[(1+2cAB)/(1-2cAB)]

funzionediHaldane xAB=-½logn(1-2cAB)

-cABèlafrequenzadiricombinazionetraigeniAeB-èlafunzionepiùuLlizzataneivegetali-ilvalorediinterferenzadiminuisceall’aumentaredelladistanzafraduegeniedèugualeazeroperlocinonassociaL(c=0.5)mentrexAB≈cABconfrequenzadiricombinazionemoltoridola(<1%)

funzionedibase xAB=ricombinanL/totaleprogenienonLenecontodell’interferenzatraregionicromosomicheconLgue

ModificatodaBarcacciaeFalcinelli"GeneLcaegenomica"Vol.3(pag.971)CalcolodelvaloreXABinfunzionedellapercentualediricombinazioneCABtraduegeniAeB.IngiallosonomostraLivaloridiCABchegeneranodelledistanzeXABinferioria0.5(<50cM)

Calcolo della distanza tra geni:metodo della “radice quadrata” vs. reincrocio (Excel)

MA24-03-2020

©2013FilippoGeuna-UniversitàdiMilano Dal file Excel: “TGB(Foglio di calcolo).xlsx”


p+

r

j+

p

r+

j p r j

p r j

X X X

MA31-03-2020

Determinazione dell’ordine e della distanza tra tre geni

(da RUSSELL/CAP05.pdf fig.5.16)

Calcolo delle frequenze gametiche nel reincrocio di un triibrido in condizioni di indipendenza vs. linkage tra 3 geni (Excel)

ME01-04-2020

©2018FilippoGeuna-UniversitàdiMilano Dal file Excel: “TGB(Foglio di calcolo).xlsx”

Esercizio di costruzione di mappa con tre geniME01-04-2020


ABC 191abc 180Abc 5aBC 5ABc 21abC 31AbC 104aBc 109

(Russell 5.22) Per ciascuna delle seguenti tabelle in cui sono riportati i fenotipi e i numeri di progenie di un reincrocio, stabilisci quale locus sta nel mezzo e ricostruisci il genotipo del triplo eterozigote analizzato con le distanze tra i loci. VARIANTE: si utilizzi il foglio Excel “M3GFoglio_calcolo_2019.xlsx” per simulare i risultati attesi sulla base delle distanze ottenute e si faccia un test del Chi2.

CDE 9cde 11Cde 35cDE 27CDe 78cdE 81CdE 275cDe 256

a. b. FGH 110fgh 114Fgh 37fGH 33FGh 202fgH 185FgH 4fGh 0

c.

For each of the following cases, where the phenotypes of a test cross and the corresponding numbers are shown, determine which is the linear order of genes and the genotype of the triple heterozygote under analysis with distances between loci. VARIANT: use the “M3GFoglio_calcolo_2019.xlsx” file to simulate the expected results based on the distances obtained and do a Chi2 test”.

Esercizio di costruzione di mappa con tre geni (soluzione)ME01-04-2020


(Russell 5.22)

a.

% ricombinazione I regione = (SR I regione + DR) / progenie totale

% ricombinazione II regione = (SR II regione + DR) / progenie totale = (104 + 109 + 5 + 5) / 646

E’ necessario determinare innanzitutto l’ordine dei geni utilizzando la classe dei doppi ricombinanti (la meno numerosa)

A C B

= (21 + 31 + 5 + 5) / 646

A

X B C

a b c X

Procedimento per stabilire l’ordine dei geni: -  Si individuano le classi dei parentali e dei

doppi ricombinanti -  Si determina quale configurazione di

marcatori (ordine lineare) consente di trasformare i cromosomi parentali in cromosomi con doppio crossing-over

A b C

a B c E’ questo il caso?


= 0,345 (34,5 cM) = 0,096 (9,6 cM)

Una volta stabilito l’ordine bisogna calcolare le distanze a coppie

34,5 cM A C B

9,6 cM

Double Recombinants

Parents

Esercizio di costruzione di mappa con tre geni (variante)ME01-04-2020


(Russell 5.22)

a.

(Ricombinanti tra B e C) / progenie totale = (104 + 109 + 21 + 31) / 646

In questa variante si mostra l’effetto dell’eliminazione del gene centrale sulla percentuale di ricombinazione che risulta minore rispetto alla somma delle due distanze a coppie con un gene intermedio.

A C B

A X B C

a b c X

La distanza di mappa tra B e C è maggiore che con l’aggiunta del gene A interposto tra i due

B c

b C


= 0,41 (41 cM)

X

Metodi molecolari per il miglioramento genetico (M3G)

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