Analisi QTL

Analisi QTL

I pre-requisiti fondamentali perché un analisi QTL

’

possa avere successo sono:

a) Un n elevato di marcatori polimorfici con

°

posizione nota sulla mappa molecolare distribuiti

uniformemente (densità media ottimale tra

marcatori di 1-2 cM)

b) Un carattere fenotipico misurabile con precisione e

con elevata ereditabilità

c) Una popolazione segregante di tipo BC o F2

ottenuta da parentali con caratteristiche

antagoniste per il carattere di interesse

1) SVILUPPO DI POPOLAZIONI

Lo sviluppo di una popolazione per l’analisi QTL richiede

 - selezione dei parentali che differiscono per il carattere di

interesse

- incrocio tra i parentali

- costituzione di progenie avanzate in modo da ottenere linee

(100-300) che segregano per il carattere di interesse

POPOLAZIONI F2

Facili da sviluppare

 Esiste solo 1 pianta per ciascun genotipo F2: non si

 possono fare repliche, che sono invece richieste per

valutare alcuni caratteri come la produzione

Tale limite si può superare in piante che si possono

 clonare o producendo le famiglie F3 da ciascuna

pianta F2 ANALISI QTL

Un QTL in una data regione del genoma può essere identificato

se:

1. I parentali sono polimorfici, cioè hanno alleli differenti che

risultano in differenze fenotipiche

2. I parentali sono polimorfici nei marcatori della regione

cromosomica che include il QTL

3. C è associazione tra il marcatore e il QTL, cioè il marcatore

’

e l allele del QTL che provengono dallo stesso genitore

’

tendono ad essere ereditati insieme

1) VALUTAZIONE FENOTIPICA

RILEVAMENTO DEI DATI FENOTIPICI

Una fase fondamentale dell analisi QTL è la valutazione accurata del

 ’

carattere di interesse in ciascuna linea della popolazione di mapping

Per molti caratteri ciò implica l uso di disegni a blocchi randomizzati

 ’

e la valutazione di molte piante per ciascuna linea

I metodi di valutazione e le condizioni di crescita devono essere

 quanto più uniformi possibile

Spesso la popolazione viene valutata in più ambienti o anni per

 determinare se lo stesso QTL o diversi QTL influenzano il carattere in

diverse condizioni ambientali

1) VALUTAZIONE FENOTIPICA

ANALISI DEI DATI FENOTIPICI

I dati fenotipici vengono analizzati prima di essere

 combinati con i dati molecolari per l identificazione dei

’

QTL

Tale analisi include:

 - la distribuzione di frequenza

- analisi della varianza (ANOVA) dei dati fenotipici

- la stima dell ereditabilità

’

1) VALUTAZIONE FENOTIPICA

ANALISI DELLA VARIANZA (ANOVA) DEI DATI FENOTIPICI

Ci sono differenze significative tra i genotipi (linee o

 piante) per il carattere di interesse?

Se non ci sono l analisi QTL ha poco valore, date le

 ’

piccole differenze tra i genotipi

L interazione tra genotipo e ambiente è significativa?

 ’

Cambiano molto i valori fenotipici delle linee da un

ambiente all altro? Se sì, l analisi QTL va fatta

’ ’

separatamente per ciascun ambiente

2) VALUTAZIONE FENOTIPICA

STIMA DELL EREDITABILITA

’ ’

Più è alto il valore di h del carattere di interesse, maggiore è

2

 la quota di variabilità dovuta a fattori genetici

Il valore elevato di h in uno studio QTL implica che un elevata

2

 ’

percentuale della variabilità fenotipica è dovuta ai QTL

2) VALUTAZIONE DEI MARCATORI MOLECOLARI

Qualunque sia il marcatore molecolare scelto per l analisi

’

molecolare dello studio QTL, gli obiettivi sono:

1. Coprire il genoma nella sua interezza con marcatori

distribuiti in tutte le regioni cromosomiche

2. Sviluppare una mappa con marcatori distribuiti a distanza

media di circa 15-20 cM l uno dall altro. Più densa è la

’ ’

distribuzione dei marcatori più informazioni si possono

ottenere

2) VALUTAZIONE DEI MARCATORI MOLECOLARI

SCREENING DEI PARENTALI

Per prima cosa vanno ricercati i marcatori polimorfici tra i due parentali



VALUTAZIONE DELLA PROGENIE

In media vanno valutati tra 75 e 200 marcatori



N progenie

°

N marcatori

°

N caratteri

° TIPO DI POPOLAZIONE

Input file del software MAPMAKER: A e B sono

i genotipi molecolari dei parentali, il trattino indica

un missing value

Esempio di data set per 10 linee, 4 marcatori, 2 caratteri

Marker Scores Trait Values

Line ABG704 Wx MWG089 CDO475 plant height days

to heading

1 A A A A 73.34 39.3

2 B B A A 40.01 23.7

4 A A A A 59.37 41.0

5 B A - B 81.92 46.3

6 B B A A 37.47 28.0

7 B B B B 71.12 43.0

8 A A B B 39.69 30.4

9 A B B B 78.42 60.8

10 A A A A 48.90 32.0

A e B si riferiscono agli alleli dei parentali a ciascun locus

MAPPING DI QTL

L associazione tra un QTL e vari marcatori può essere

’

accertata dal modo in cui la distribuzione del carattere

quantitativo è associata con la segregazione dei due

alleli a ciascun locus marcatore

Localizzazione di QTL in base ad analisi di

mappaggio ad intervalli.