L’esperimento di Johannsen nello studio dei caratteri quantitativi

1. L’esperimento di Johannsen nello studio dei caratteri quantitativi

2. Argomenti da trattare • Caratteri qualitativi vs Caratteri quantitativi • Richiami di statistica descrittiva • Autofecondazione ed omozigosi • L’esperimento

3. Caratteri qualitativi attributi, che non possono essere misurati, ma possono essere espressi soltanto in modo qualitativo, ad esempio: Caratteri a variabilità discontinua Classificazione degli individui in due o poche classi chiaramente distinte l’una dall’altra

4. Caratteri economicamente importanti Caratteri Quantitativi Multifattoriali (poligenici), sono sotto il controllo di una pluralità di geni Ruolo dell’ambiente sui caratteri quantitativi Clima , terreno, pratiche colturali …

5. Curve gaussiane aventi stessa media (µ) ma diversa deviazione standard (σ). • Metrici Distribuzione normale • Variabilità continua µ  2

6. Il risultato finale dell’autofecondazione degli ibridi è una popolazione omozigote, ma non omogenea perché costituita da famiglie omozigoti per alleli diversi Il numero possibile di famiglie omozigoti è 2n, dove n indica il numero delle coppie alleliche inizialmente eterozigoti nell’ibrido

7. Lo studio dell’eredità dei caratteri quantitativi è essenziale per il miglioramento genetico

8. Wilhelm Ludvig Johannsen (1857 - 1927) • ha messo in evidenza l’azione congiunta dei fattori genetici e dei fattori ambientali nell’eredità dei caratteri quantitativi. Tra il 1903 e il 1909 egli realizzò una serie di esperimenti allo scopo di valutare l’eredità del peso del seme in una specie strettamente autogama come il fagiolo (Phaseolus vulgaris

9. Phaseolus vulgaris Specie prev. autogama

10. Princess Linea 13 Peso medio 45,4 cg selezione dei più leggeri Classi di peso 20-30-40-50 selezione dei più leggeri selezione dei più pesanti selezione dei più pesanti 47,5 - 45,0 - 45,1 - 45,8 35,1 cg 64,2 cg Linea 1 Linea 19 Entro una linea pura semi di grandezza diversa davano progenie con peso caratteristico della linea

11. Ulteriore verifica Moltiplicazione entro ogni linea (fagioli grandi e fagioli piccoli) per 6 generazioni Effetti della selezione continuata per sei generazioni entro la linea 1 della varietà di fagiolo “Princess” (Johannsen, 1926) Linea 1 (64,3 cg) Peso medio dei semi delle progenie Peso medio dei semi dei genitori

12. Effetti della selezione continuata per sei generazioni entro la linea 1 della varietà di fagiolo “Princess” (Johannsen, 1926) Genitori linea pesante Progenie linea leggera Progenie linea pesante Genitori linea leggera Peso in cg Genitori linea pesante Genitori linea leggera Progenie linea leggera Progenie linea pesante La selezione entro la linea pura era inefficace Anni

13. Coefficiente di correlazione - Pesi dei semi scelti nell’ambito della cv. Princess - Pesi medi dei semi prodotti dalle piante da essi ottenute r = 0,34 (**) P 0,01 - Pesi dei semi presi all’interno della linea 13 - Pesi medi dei semi prodotti dalle piante da essi ottenute r = 0,018 (ns) • Semi della linea 13 – geneticamente tutti uguali il loro peso non influiva sulla progenie • I semi della cv. Princess erano diversi (per cause ambientali e genetiche)

14. Princess “Un insieme di linee omozigoti per alleli diversi” la variabilità continua di un carattere quantitativo è dovuta a Cause genetiche Cause ambientali e Rendono la selezioneefficace Possonoostacolarela selezione 2P = 2G + 2E

15. Considerazioni sull’esperimento di Johannsen

16. Esperimento di Allard e Golden 1954 cv. Red Kidney linea B linea A linea A Peso in cg linea B Generazioni

17. I risultati dell’esperimento di Allard e Golden confermano che gli individui di una popolazione di specie autogama non sempre pienamente omozigoti

18. LINEA PURA Insieme di individui derivati per autofecondazione da un capostipite Omozigote

19. Princess • Gli esperimenti di Johannsen dimostrarono in modo inequivocabile l'effetto dei fattori ambientali sui caratteri quantitativi. • Effetto congiunto dell’eredità e dell’ambiente sul carattere peso del seme: La componente ambientale della variabilità (2E) era legata a piccole differenze nelle condizioni interne ed esterne della pianta che agivano sul seme La componente genetica della variabilità (2G) era legata alla OMOZIGOSI per alleli diversi nelle linee.

20. 1 cm

21. Gli esperimenti di Johannsen non dettero alcuna giustificazione della variabilità continua di tali caratteri e della conseguente impossibilità di studiarli con il classico procedimento basato sull'osservazione delle segregazioni mendeliane.