Трансгрессивная сегрегация - Transgressive segregation

В генетике трансгрессивная сегрегация - это формирование крайних фенотипов или трансгрессивных фенотипов, наблюдаемых у сегрегированных гибридный популяции по сравнению с фенотипами, наблюдаемыми в родительских линиях.[1] Появление этих трансгрессивных (крайних) фенотипов может быть как положительным, так и отрицательным с точки зрения фитнес. Если совпадают благоприятные аллели обоих родителей, это приведет к тому, что гибрид будет иметь более высокую приспособленность, чем два родителя. Гибридные виды будут демонстрировать больше генетических вариаций и вариаций в экспрессии генов, чем их родители. В результате гибридные виды будут обладать некоторыми трансгрессивными (экстремальными) по своей природе чертами. Трансгрессивная сегрегация может позволить гибридным видам заселять различные среды / ниши, в которых родительские виды не проживают, или конкурировать в существующей среде с родительскими видами.

Причины

Генетический

Есть много причин трансгрессивной сегрегации у гибридов. Одна причина может быть связана с рекомбинацией аддитивных аллелей. Рекомбинация приводит к появлению новых пар аллелей в двух или более локусах. Эти разные пары аллелей могут дать начало новым фенотипам, если в этих локусах изменилась экспрессия генов. Другая причина может быть повышена скорость мутации. Когда частота мутаций высока, более вероятно, что мутация произойдет и вызовет сильное фенотипическое изменение. Уменьшенный стабильность развития еще одна причина трансгрессивной сегрегации. Стабильность развития относится к способности генотипа претерпевать постоянное развитие фенотипа в определенных условиях окружающей среды. Если есть нарушение из-за генетических факторов или факторов окружающей среды, генотип будет более чувствителен к фенотипическим изменениям. Другая причина возникает из-за взаимодействия между двумя аллелями двух разных генов, также известного как эпистатический эффект. Эпистаз - это событие, когда один аллель в локусе не позволяет аллелю в другом локусе выражать свой продукт, как если бы он маскировал его эффект. Следовательно, эпистаз может быть связан с преобладанием гена, вызванным гетерозиготностью в определенных локусах. [2] Это означает, что гетерозигота (гибрид) по сравнению с гомозиготой (родитель) лучше адаптирована и, следовательно, демонстрирует более трансгрессивные, экстремальные фенотипы. Все эти причины приводят к появлению этих экстремальных фенотипов и создают гибридный вид, который отклоняется от ниши родительского вида и в конечном итоге создает индивидуальный «гибридный» вид.

Относящийся к окружающей среде

Помимо генетических факторов, вызывающих исключительно трансгрессивную сегрегацию, факторы окружающей среды могут вызывать генетические факторы. Факторы окружающей среды, вызывающие трансгрессивную сегрегацию, могут зависеть от деятельности человека и изменение климата. Как деятельность человека, так и изменение климата могут вынудить виды к определенному геном взаимодействовать с другими видами с другим геномом.

Например, если построен мост, соединяющий две изолированные области друг с другом, поток генов дверь откроется. Эта открытая дверь увеличит взаимодействие между разными видами с разными геномами, может создать гибридные виды, которые потенциально могут проявлять трансгрессивные фенотипы. Человеческая деятельность может открыть дверь потока генов, преследуя вредные действия, такие как вырубка лесов и загрязнение окружающей среды. С другой стороны, изменение климата может открыть дверь для потока генов, разрушив ранее существовавшие климатические и экологические барьеры. Эта конвергенция между видами может привести к появлению гибридного вида, который будет иметь большее фенотипическое разнообразие по сравнению с родительским видом. Это увеличение фенотипической изменчивости может привести к трансгрессивной сегрегации.[2]

Примеры трансгрессивной сегрегации

В Кении есть гриб под названием septoria tritici пятно (СТБ), что снижает урожайность пшеницы. Родительские виды пшеницы имели небольшую устойчивость к STB, но гибридные виды из-за трансгрессивной сегрегации показали более высокую устойчивость к STB и, следовательно, более высокую приспособленность. Вы можете создать более высокую устойчивость к STB, скрещивая вместе эффективные гены. В результате из 36 скрещиваний 31 показал более высокую среднюю приспособленность, чем контрольное, родительское значение. Этот 31 крест указывает на более высокую устойчивость к STB. Использованные скрещивания были от других товарных сортов пшеницы, которые были высокоурожайными, что является преимуществом, потому что существует меньшая вероятность появления вредных (нежелательных признаков) и, следовательно, увеличения полезных свойств. Было обнаружено, что трансгрессивная сегрегация полезна для создания устойчивости к этому организму с целью увеличения урожайности пшеницы.[3]

Ризеберг использовал подсолнухи, чтобы показать трансгрессивную сегрегацию родительских черт. Helianthus annuus и Подсолнечник петиолярис две родительские группы для гибридов. В итоге получилось три гибридных вида подсолнечника. По сравнению с приспособленностью родителей, гибриды показали более высокую переносимость в областях, в которых родительский вид не сможет выжить, например, в солончаках, песчаных дюнах и пустынях. Трансгрессивная сегрегация позволила этим гибридам выжить в областях, недоступных для родителей. Таким образом, гибриды были заселены в районах, где не было родительских видов. Это связано с тем, что гибридные виды демонстрируют больше экспрессия гена (фенотипы), чем их родители, а также имеют некоторые гены, которые являются трансгрессивными (экстремальными) по своей природе.[4]

Тестирование на трансгрессивную сегрегацию

Есть много способов проверить, произошла ли трансгрессивная сегрегация в популяции. Один из распространенных способов проверки трансгрессивной сегрегации - использовать Тест Даннета. Этот тест проверяет, отличается ли производительность гибридного вида от контрольной группы, проверяя, значительно ли отличается среднее значение контрольной группы (родительского вида) от среднего значения других групп. Если есть разница, это признак трансгрессивной сегрегации.[5] Другой часто используемый тест - это использование локусы количественных признаков (QTL) для оценки трансгрессивной сегрегации. Аллели с QTL, которые были противостоят (либо из-за чрезмерного доминирования, либо из-за недостаточного доминирования) родительского родительского QTL, указывают на то, что произошла трансгрессивная сегрегация. Аллели с QTL, совпадающим с предполагаемым родительским QTL, показали, что трансгрессивной сегрегации не было.[6]

Важность

Трансгрессивная сегрегация создает возможность для появления новых гибридных видов, более приспособленных, чем их предки. Как видно на примере STB в Кении и подсолнечника Ризеберга, трансгрессивная сегрегация может быть использована для создания вида, который будет более адаптируемым и устойчивым в районах, подверженных экологическому стрессу. Трансгрессивную сегрегацию можно рассматривать как генная инженерия в том смысле, что цель каждого из этих событий - создать организм, более приспособленный, чем предыдущий.

Рекомендации

  1. ^ Nolte, Arne W .; Х. Дэвид Шитс (29 июня 2005 г.). «Тесты на определение формы предполагают наличие трансгрессивных фенотипов у естественных гибридов бычков (Teleostei, Scorpaeniformes, Cottidae)». Границы зоологии
  2. ^ Хегарти, М. Дж. «Нашествие гибридов». Молекулярная экология 21.19 (2012): 4669–4671.
  3. ^ Арама, П. Ф., Дж. Э. Парлевлит и К. Х. Ван Силфхаут. «Трангрессивная сегрегация для устойчивости пшеницы к пятнистости septoria tritici». African Crop Science Journal 8.3 (2000): 213–222.
  4. ^ Шварцбах, Андреа Э., Лиза А. Донован и Лорен Х. Ризеберг. «Выражение трансгрессивного характера у гибридных видов подсолнечника». Американский журнал ботаники 88.2 (2001): 270–277.
  5. ^ Йохансен-Моррис, А.Д., и Р.Г. Латта. «Фитнес-последствия гибридизации между экотипами Avena barbata: распад гибрида, сила гибрида и трансгрессивная сегрегация». Evolution 60.8 (2006): 1585–1595.
  6. ^ Танксли, С. Д. «QTL-анализ трансгрессивной сегрегации при межвидовом кроссе томатов». Генетика 134.2 (1993): 585–596. (стр.589)