Норма реакции - Википедия - Reaction norm

В экологии и генетике норма реакции, также называемый норма реакции, описывает образец фенотипический выражение единственного генотип в различных средах. Одно из применений норм реакции - это описание того, как разные виды - особенно родственные виды - реагируют на изменяющуюся среду. Но разные генотипы в пределах одного вида могут также демонстрировать разные нормы реакции относительно определенного фенотипического признака и переменной окружающей среды. За каждый генотип, фенотипический признак и переменная среды, может существовать другая норма реакции; Другими словами, огромная сложность может существовать во взаимосвязи между генетическими факторами и факторами окружающей среды при определении признаков. Концепция была представлена Ричард Вольтерек в 1909 г.[1][2][3][4][5]

Моноклональный пример

Примерно линейные нормы на противоположных склонах

Научный анализ норм реакции в естественных популяциях может быть очень трудным просто потому, что естественные популяции сексуально репродуктивных организмов обычно не имеют четко разделенных или поверхностно идентифицируемых генетических различий. Тем не менее, семенные культуры, производимые людьми, часто конструируются так, чтобы они содержали определенные гены, а в некоторых случаях семенные запасы состоят из клоны. Соответственно, отдельные семенные линии представляют собой идеальные примеры дифференцированных норм реакции. Фактически, сельскохозяйственные компании продают семена для использования в определенных условиях именно на этом основании.

Предположим, что исходная линия A содержит аллель a, и семенная линия B того же вида сельскохозяйственных культур содержит аллель b для того же ген. С помощью этих контролируемых генетических групп мы можем выращивать каждый сорт (генотип) в различных средах. Этот диапазон может быть естественным или контролируемым изменением окружающей среды. Например, отдельное растение может получать больше или меньше воды во время цикла роста, или средняя температура, которой подвергаются растения, может варьироваться в зависимости от диапазона.

Упрощение нормы реакции может указывать на то, что линия семян A хороша для "условий высокой воды", а линия семян B хороша для "условий низкой воды". Но полная сложность нормы реакции - это функция для каждого генотипа, связывающая фактор окружающей среды с фенотипическим признаком. Контролируя или измеряя фактическую среду, в которой моноклональный семена культивируются, можно конкретно соблюдать нормы реакции. Нормальные распределения, например, распространены. Конечно, распределения не обязательно должны быть кривыми колокола.

Норма реакции от инбредной популяции

Одним из преимуществ растений является то, что один и тот же генотип, такой как рекомбинантная инбредная линия (RIL), можно многократно оценивать в нескольких средах или в испытании с несколькими средами (MET). Норма реакции затем может быть исследована на основе географического положения, среднего значения признака, суммированного для всей популяции в каждой среде, или явного индекса отсутствия производительности, фиксирующего соответствующие входные данные среды.[6]

Непонимание генетических / экологических взаимодействий

Популярная ненаучная или непрофессиональная аудитория часто неправильно понимает или просто не признает существование норм реакции. Широко распространено мнение, что каждый генотип дает определенный диапазон возможных фенотипических проявлений. Согласно популярной концепции, что-то «более генетическое» дает более узкий диапазон, в то время как что-то «менее генетическое (более экологическое)» дает более широкий диапазон фенотипических возможностей. Эти ограниченные концептуальные рамки особенно распространены при обсуждении таких человеческих качеств, как IQ, Сексуальная ориентация, альтруизм, или же шизофрения (видеть Природа против воспитания ).

Популярная концепция взаимодействия генотип / фенотип

                               Шкала черт <- 6 ---------- 5 ---------- 4 ---------- 3 ---------- 2 ---------- 1 ---------- 0 -> ^ (Генотип A) ^ ^ (Генотип B) ^ | | | | Environ <------> Other Environ <------> Other Extreme Extreme Extreme Extreme

Проблема с этим распространенным упрощенным изображением не в том, что оно не представляет возможный норма реакции. Скорее, уменьшая изображение с двух измерений до одного, он фокусируется только на дискретных, неперекрывающихся фенотипических проявлениях и скрывает более общий паттерн локальных минимумов и максимумов фенотипической экспрессии с перекрывающимися диапазонами фенотипической экспрессии между генотипами.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Левонтин Р., Роуз С., Камин Л. Дж. (1984). Не в наших генах: биология, идеология и природа человека. ISBN  0-394-72888-2.
  2. ^ Левонтин Р., Левинс Р. (1985). Диалектический биолог. Издательство Гарвардского университета. ISBN  0-674-20283-X.
  3. ^ Левонтин Р (1991). Биология как идеология: доктрина ДНК. ISBN  0-06-097519-9.
  4. ^ Левонтин Р (2000). Тройная спираль: ген, организм и окружающая среда. Издательство Гарвардского университета. ISBN  0-674-00159-1.
  5. ^ Гриффитс AJ, Миллер JH, Suzuki DT, Lewontin RC, Gelbart WM (2000). «Норма реакции и фенотипическое распределение». В Гриффитсе AJ (ред.). Введение в генетический анализ (7-е изд.).
  6. ^ Ли Х, Го Т, Му Кью, Ли Х, Ю Дж (июнь 2018 г.). «Геномные и экологические детерминанты и их взаимодействие, лежащее в основе фенотипической пластичности». Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки. 115 (26): 6679–6684. Дои:10.1073 / pnas.1718326115. ЧВК  6042117. PMID  29891664.