1.1. Algemene aspecten van de kwantitatieve genetica
A. Inleiding
Zoals eerder gezegd bestaan er vele familiale / rasgebonden afwijkingen die geen eenvoudige
Mendeliaanse overerving presenteren ß invloed van enkele milieuaspecten = deze
aandoeningen worden aangeduid als multifactorieel (2/3 van de genetische defecten) en ze
kennen een continue variatie.
Voorbeelden van economisch interessante kenmerken die multifactoriële van aard zijn :
- Melkproductie.
- Lichaamsgewicht.
- Loopsnelheid van paarden.
- Verhoogde tolerantie of resistentie tegen infectieziekten.
- Reactie op toediening van farmaca en bepaalde voedingstoffen.
- (…)
In al deze gevallen kunnen geen afzonderlijke fenotypische klassen worden onderscheiden
en is de Mendeliaanse overerving van de betrokken genen helemaal niet zichtbaar à het is
dus noodzakelijk om multifactoriële kenmerken te beschouwen als kwantitatieve kenmerken.
FD = nG + M (Fenotype = Genetische factoren + Milieu)
Het onder controle houden van de prevalentie van multifactoriële aandoeningen stoelt op 5
onderdelen :
1) Kennis van de principes van de kwantitatieve genetica.
2) Een betrouwbare, reproduceerbare methode om het fenotype exact te omschrijven
(exacte fenotypering) en dit gekoppeld aan een zo nauwkeurig mogelijk bepaalde
erfelijkheidsgraad.
3) Een georganiseerd screeningsprogramma gebaseerd op het punt 1 en 2.
4) Het opzetten van een gecentraliseerde databank met koppeling van fenotypes aan
staamboomgegevens.
5) Een vertrouwensband tussen de fokkers en dierenartsen die het
screeningsprogramma uitvoeren/beheren.
B. Variatie van multifactoriële aandoeningen
Vatbaarheid = la prédisposition, la sensibilité
Standaardafwijking = variation standard
Eenheid = unité
De 1ste stap in de analyse van een multifactorieel kenmerk is het op een kwantitatieve wijze
te beschrijven à bepaling van het fenotype aan de hand van metingen (bv. Hoeveelheid
2
,geproduceerde melk, het aantal gelegde eieren in een bepaalde tijdseenheid…) à het wordt
in getallen (en dus in kwantiteit) uitgedrukt.
Een aantal fenotypische kenmerken met betrekking tot multifactoriële aandoeningen
kunnen ook gemeten worden (rechtstreeks of via extrapolatie) (bv. Laxiteit van de
heupgewrichten ivm heupdysplasie bij de hond) ß in veel gevallen wordt niet de ziekte op
zich “gemeten” maar wordt de vatbaarheid ervoor geschat en kwantitatief uitgedrukt.
De resultaten van de metingen (met betrekking tot een kwantitatief kenmerk) kunnen
grafisch voorgesteld worden als een frequentieverdeling :
- Op de x-as à de intervallen van de gemeten waarden van het kenmerk weergegeven.
- Op de y-as à het aantal dieren met deze waarden in 1 proefpopulatie.
De resulterende curve vertoont dikwijls een normale verdeling (klokvormige Gauss-curve) è
de variatie van multifactoriële kenmerken in 1 populatie is continue (= de verspreiding van
de metingen blijft rond een gemiddelde waarde à de aandoening is aanwezig maar met
variatie) >< in tegenstelling met monogenische aandoeningen waarvoor de vatbaarheid 1
binomiale verdeling kent (= de aandoening is aanwezig of niet (het is wit of zwart).
In de bovenstande figuur staan 2 normale verdelingen (à multifactoriële kenmerken) met
hetzelfde gemiddelde X (= verticale zwarte streep) :
- In de blauwe populatie : de variatie is groter in vergelijking met die in de rode
populatie.
- De spreiding rond het gemiddelde waarde (X) wordt weergegeven door de variantie
s2 x :
• Indien de gegevens dicht in de buurt van de gemiddelde waarde zitten à dan
is s2x klein.
• Indien er een brede verdeling is à dan is s2x groot.
3
,Er zijn toch wel sommige problemen bij de interpretatie van de variantie s2x bv. de variantie
met betrekking tot de lichaamslengte van 1 dier wordt uitgedrukt in cm2 >< en de
melkproductie in L2 à voor deze reden wordt dikwijls een standaarddeviatie (of een
standaardafwijking) gebruikt om de relatie variant-gemiddelde weer te geven :
𝟐 ( )𝟐
∑(𝑿𝒊& 𝑿
Standaardafwijking (s) = ! 𝒏&𝟏
è En bijgevolg dezelfde eenheid heeft als het kenmerk zelf (cm2 of L2 of …)
Bij een normale gegevensverdeling zullen :
- 68,2% van de individuen binnen het interval -1σ ßà +1σ (= binnen het interval van 1
standardafwijking).
- 95,4% van de individuen binnen het interval -2σ ßà +2σ (= binnen het interval van 2
standardafwijkingen).
- (…)
C. Beïnvloeding van het populatiegemiddelde
Bij het bestrijden van erfelijke aandoeningen (om het populatiegemiddelde te verbeteren)
komt het er :
1) Het aantal aangetaste dieren zo laag mogelijk te houden.
2) Bij multifactoriële aandoeningen het aantal ernstig aangetaste dieren zoveel mogelijk
te reduceren (graad van aantasting zo laag mogelijk).
Voor monogenische aandoeningen kan het populatiegemiddelde verbeterd worden door
gerichte selectie (zie hoofdstuk 1 populatiegenetica en hoofdstuk 4 fokadvies) >< maar de
selectie is niet zo eenvoudig voor multifactoriële aandoeningen vanwege complicerende
factoren à een aantal van de complicerende elementen worden hierna besproken.
4
,i. Onvolledige penetrantie en variabele expressiviteit
Een fenotype kan beïnvloed worden door genetische en niet genetische factoren
(herinnering van hoofdstuk 1) à dit kan voorgesteld worden door de eenvoudige formule :
F=G+M
Waarbij :
- G = alle genetische factoren.
- M = alle milieufactoren die het kenmerk beïnvloeden.
In het geval van puur monogenische aandoeningen kan M = 0 gesteld worden en F = 1G (maar
in de meeste gevallen is de relatie echter niet zo eenvoudig).
In het hoofdstuk 1, werden de termen onvolledige penetrantie en variabele expressiviteit
reeds geïntroduceerd ß de oorzaken van onvolledige penetrantie en variabele
expressiviteit kunnen zowel genetisch als niet genetisch zijn en zitten vervat in de
bovenstaande formule.
In deze hoofdstuk, zullen we zien alle andere factoren die het fenotype kunnen beïnvloeden
bij multifactoriële kenmerken à en gaat dus de algmene formule (F = G + M) steeds
complexer worden.
1) Onvolledige penetrantie en vatbaarheid
Overeenkomstige = correspondant
Alleen een % van de dieren met bepaald genotype (en niet alle dieren met deze genotype)
die het overeenkomstige fenotype vertonen ß onvolledige penetrantie is te wijten aan ≠
factoren :
- Verkeerde diagnose.
- Milieu-invloeden.
- Interfererende genen (minor genes).
v Maligne hyperthermie (MH) – stressgevoeligheid
Rigor = raideur
Het begrip = la notion
MH bij het varken = 1 monogenisch, autosomaal recessieve aandoening ß de halothaantest
(cfr. farmaco : halothaan = inhalatie anesthetica) is een fenotypische test (fenotypering) voor
MH om onderscheid te maken tussen stressgevoelige en stressongevoelige biggen (test
positief als rigor bij de big) à occasioneel werden hierbij vals positieve en vals negatieve
resultaten bekomen à zodat de fenotypering niet volledig accuraat was :
- In 1975 : 25% van de gevoelige biggen waren als ongevoelig geclassificeerd à 25%
fout.
5
, - In 1976 : alleen 2% fout ß want uit de paring aangetast x aangetast werden 98% van
de nakomelingen als aangetast beschouwd (en normaal zijn er 100% aangetast à 2%
fout).
Dergelijke resultaten hebben geleid tot het begrip van onvolledige penetrantie (definitie zie
hierboven) waarop de leeftijd een belangrijk onderdeel van M is (meer fouten op 3 dan op 8
weken) maar in dit geval blijft de belangrijkste oorzaak van dat onvolledige penetrantie, de
foutieve diagnose (ervaring en kennis van de onderzoeker).
v Witte varzen ziekte (BWB)
Insnoeringen = étranglement
Een ander voorbeeld is de witte vaarzen ziekte bij het BWB ß deze aandoening is veroorzaakt
door de R-allel van de Rouaan-locus ( R ) = dat R-locus is hoofddeterminant voor de BWB
pelskleur.
R-allel heeft een negatief pleiotroop-effect op de kanaal van Müller à het ontwikkelt
abnormaal (insnoeringen, vervormingen… van de uterushoornen).
De prevalentie van de ziekte is afhankelijk van de pelskleur :
- Witte vaarzen (RR) à 10-15% aangetaste (hoogste prevalentie).
- Blauwe vaarzen (Rr+) à 1-1,5% aangetaste (lager prevalentie).
R-allel is dus wel betrokken bij de witte varzen ziekte maar naast het R-allel werkt een
collectie van bijkomende genen :
- R-gen = mutatie in KITL (= een ligand van KIT) = major gene.
- Minor genen beïnvloeden de R-gen à het heeft een effect op de expressie / functie
van de R-allel (KIT) bv. à de witte varzen ziekte is dus geen monogenische
aandoening.
Wat zijn de mogelijke fokadvies ?
Om de frequentie van de ziekte te doen dalen zijn er ≠ maatregelen mogelijk :
- Selectie tegen wit en ten voordele van blauw (= selectie tegen R-allel ß kweken naar
Rr+ (blauwe dieren of r+r+ (zwarte dieren)).
- Selectie tegen de bijgenen (ß door de aangetaste vaarzen uit de fokkerij te weren).
- Selectie tegen de grootste mannelijke verspreiders (drager stieren niet verder in de
fokkerij inschakelen).
2) Algemene aspecten van de beïnvloeding van het populatiegemiddelde
Voor kwantitatieve kenmerken wordt aan G en M een cijferwaarde gegeven à deze
cijferwaarde kan uitgedrukt worden als 1 afwijking tegenover het
populatiegemiddelde (zie illustratie : jij hebt iets meer of minder tegenover het
populatiegemiddelde) à de formule wordt dus als volgt voorgesteld :
6
,v Illustratie uit de dierlijke productie
Het principe kan gemakkelijk geïllustreerd worden aan de hand van een voorbeeld uit de
dierlijke productie :
In een bepaalde melkproductie bedrijf :
- 3 koeien produceren 7500 kg melk.
- Het populatiegemiddelde = 7000 kg.
De productie van 7500 kg melk kan opgedeeld worden in (volgens bovenstaande formule) :
1) Koe 1 : 7500 = 7000 + 250 + 250 à de hogere productie is te wijten aan zowel een
positief genotype als gunstige omgevingsfactoren (in dezelfde mate).
2) Koe 2 : 7500 = 7000 - 100 + 600 à het genotype ongunstig maar wordt dit
gecompenseerd door een gunstige omgeving.
3) Koe 3 : 7500 = 7000 + 700 – 200 à omgekeerd van koe 2 (genotype is gunstig à het
hoeft niet gecompenseerd te worden door een gunstige omgeving è de beste optie
voor het fokken).
3) Effecten vanuit G op het populatiegemiddelde
De G kan verder opgesplitst worden in 3 componenten :
- A = Additieve genenwerking.
- D = Dominantie effecten.
- E = Epistatische werking.
G=A+D+EàF=A+D+E+M
v Additieve genenwerking (A)
Bijdragen = contribuer
Samengeteld = cumuler
A = interactie waarbij 2 (of meer) genen min of meer op dezelfde wijze bijdragen tot het
ontstaan van 1 fenotype à het effect van de genen kan samengeteld worden (à het fenotype
is dus in dit geval het resultaat van de som van het effect van de afzonderlijke genen = additief
geneffect).
Voorbeeld van additieve genwerking : verenkleur van de Minorca-kip
7
,De B en W allelen zijn equivalente (zie verder) = dominante inhibitoren van de pigment
vorming (eumelanine) à de verenkleur is afhankelijk van het aantal dominante allelen
aanwezig :
Bij kruising van 1 wit dier (BBWW) met 1 zwart dier (bbww) wordt 1 uniform blauwe F1
(BbWw) bekomen à inkruising van deze F1 resulteert in een F2 met 5 ≠ fenotypes met de
volgende verhoudingen :
- 1 witte (BBWW).
- 4 bleek blauwe (2 BBWw + 2 BbWW).
- 6 grijsblauwe (4 BbWw + 1 BBww + 1 bbWW).
- 4 donker blauwe (2 bbWw + 2 Bbww).
- 1 zwarte (bbww).
De allelen B en W oefenen dus wel eenzelfde (inhibitie van pigment vorming) en additieve
invloed (hoe meer dominante allelen hoe meer inhibitie van de pigment vorming) uit op het
fenotype è B en W = equivalent.
Additieve genwerking met meerdere genen :
In elkaar over = converger, se confondre
Additieve genenwerking kan optreden tussen meerdere genen en hoe groter het aantal
betrokken genen wordt hoe kleiner de verschillen tussen de ≠ fenotypen zal worden à de
fenotypen gaan geleidelijk in elkaar over wat kan leiden tot een continue variatie.
Enkele veronderstellingen over A :
Door de additieve geneffect verwachten we dat het fenotype van 1 nakomeling het
gemiddelde zal zijn van beide ouders à bijgevolg zal de nakomeling beter zijn dan zijn ouders
è veronderstelling : de kans dat 1 nakomeling een erfelijke aandoening vertoont + de ernst
van de aandoening wordt bepaald door de graad van aantasting van beide ouders ß opgelet
: Hoe groter het aandeel van A in het fenotype, hoe meer deze veronderstelling wordt
benaderd è de veronderstelling klopt enkel indien :
8
, Fokwaarde :
De fokwaarde is gebaseerd op de additieve genenwerking à deze waarde wordt op een
systematische en dus voorspelbare manier doorgegeven van generatie op generatie.
De fokwaardeschatting (= bepaling van de fokwaarde) kijkt niet alleen naar het fokdier zelf
maar ook naar eventuele nakomelingen en andere verwanten (zie hoofdstuk 4) ß het is
belangrijk te weten dat slechts ½ van de fokwaarde wordt doorgegeven aan 1 nakomeling
en de andere ½ komt van de 2de ouder.
De fokwaarde is een populatie afhankelijk gegeven :
- De allelenfrequenties van de betrokken genen bepalen het populatiegemiddelde
(𝐹./ ) en de positie van het fokdier daartegenover (~ hoe ver het fokdier van 𝐹./ staat)
è selectie doet de allelfrequentie van de gunstige allelen stijgen è selectie doet het
𝐹./ doen toenemen.
- De fokwaarde wordt bepaald/gefixeerd tijdens de vorming van de zygote à 1
individu A geboren op datum X heeft 1 wel bepaalde fokwaarde (het gaat nooit
veranderen) maar door de selectie van de gunstige allelen gaat het
popukatiegemiddelde (𝑭𝑿( ) wel toenemen à de positie van het individu A tegenover
𝑭𝑿( gaat relatief dalen è de relatieve fokwaarde van een dier zal (in de praktijk) dus
progressief afnemen.
- De fokwaarde wordt altijd vergeleken met (een) referentiepopulatie(s) è 1 dier kan
tegelijk meerdere fokwaarden hebben.
v Dominantie-effect
Proefondervindelijk = de manière expérimentale
Benaderen = approcher
Meetkundig gemiddelde = moyenne géométrique (MG = ÖA x B)
Rekenkundige gemiddelde = moyenne arithmétique (RG = (A x B)/2)
In tegenstelling met additieve geneffecten zijn de gevolgen van dominantie niet systematisch
en bijgevolg ook veel moeilijker te bepalen en te voorspellen à ze worden enkel
proefondervindelijk vastgesteld.
9
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller Epollart. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $4.28. You're not tied to anything after your purchase.
