ZRAAT FAKLTES TARIMSAL BYOTEKNOLOJ BLM ZMT 402 HAYVAN
ZİRAAT FAKÜLTESİ TARIMSAL BİYOTEKNOLOJİ BÖLÜMÜ ZMT 402 -HAYVAN ISLAHI DOÇ. DR. LEVENT MERCAN
Seleksiyon ZMT 402 -HAYVAN ISLAHI Hafta-5
Populasyonun Genetik Yapısı • Bireylerin özelliklerini belirleyen genler benzer kromozomlar üzerinde özel gen (Lokus) yerlerinde bulunurlar. • Her hangi bir geninde populasyondaki nispi olarak varlığı o genin frekansı olarak bilinir. • Bir gen çifti tarafından belirlenen bir karekterde; • Dominant genin (R) frekansı “p” ile resesif genin (r) frekansı ise “q” ile gösterilir • ve bu genlerin yer aldığı lokus tümüyle bu iki allel tarafından doldurulacağından p+q=1 olacaktır.
Örnek • Shorton sığırlarında populasyonda • RR genotipleri kırmızı, • rr genotipler beyaz • Rr genotipler ise kırçıllı olmaktadır. • 100 sığırdan oluşan bir populasyonda 47 kırmızı (RR), 44 kırçıl (Rr) ve 9 beyaz (rr) hayvan var ise • p=(47+44/2)/100=0. 69 • q=(44/2+9)/100=0. 31 • p+q=1 olacağına göre 0. 69+0. 31=1 dir
Genotip Frekansları • p 2 kadar RR=(0. 69)2=0. 4761 • 2 pq kadar Rr=(2*0. 69*0. 31)=0. 4278 • q 2 kadar rr =(0. 31)2=0. 0961 • Eğer populasyonda • • • rasgele çiftleştirme uygulanıyorsa, şans, göç, mutasyon ve seleksiyon söz konusu değilse, mevcut populasyonda herhangi bir gen bakımından mevcut frekans kuramsal olarak generasyonlar boyunca değişmeden kalır. Bu populasyon söz konusu gen bakımından dengededir. Buna Hardy-Weinberg yasası denir.
• Biraz önceki örnekte R geninin frekansı p=0. 69, r geninin frekansı q=0. 31 bulunmuştu. • Bu frekans kuramsal olarak • dişi • ve erkekte aynidir. • Bu durumda gerek erkek ve gerekse dişi gametlerde 0. 69 oranında R, 0. 31 oranında da r geni bulunacaktır. • Bu tablodan haraketle; ERKEK 0. 69 (R) 0. 31(r) 0. 69(R) 0. 69*0. 31(r) 0. 69*0. 31*0. 31 DİŞİ
• • p 2 kadar RR=(0. 69)2=0. 4761 2 pq kadar Rr=(2*0. 69*0. 31)=0. 4278 q 2 kadar rr =(0. 31)2=0. 0961 Buna göre bir sonraki populasyondan rasgele seçilen 100 hayvanın %47. 61 i kırmızı, %42. 78 i Kırçıl, %9. 61 i ise beyaz renkli olur. • Bu oranlar bir önceki generasyon ile aynidir.
Populasyonun Dengesini Bozan Etkenler • Mutasyon • Göç • Şans • Seleksiyon • Doğal seleksiyon • Yapay seleksiyon
Doğal ve Yapay Seleksiyon Arasındaki En Önemli Fark
Seleksiyon Yapılmamış Bir Sürüde Seleksiyona Başlayabilmek İçin • Islahçı ilk önce sürüde hangi yönde genotipik ilerleme yapması gerektiğini belirlemelidir. • Üzerinde çalışacağı verimler ile ilgili kayıtların titiz ve doğru olarak tutulmuş olması gerekmektedir. • Tutulan kayıtlarda çevre etkilerinin giderilmesi, genetik parametrelerin hesaplanması damızlık değerlerinin tahmini ile seleksiyonda isabet artacaktır.
Seleksiyon Yapılırken Karşılan Zorluklar • Genotip x çevre interaksiyonunun söz konusu olduğu hallerde başarılı bir seleksiyon yapabilmenin zorlukları vardır. • Yalnız dişlerde görülen verimler (süt v. b) bakımından erkek ebeveynlerin seçilmesinde karşılan zorluklar. • Birden fazla verim bakımından aynı anda seleksiyon yapılması, • Üzerinde çalışılan karakterin kalıtım derecesinin düşük olması • Kayıtlara lüzum duyulduğunda bazı nişanelere bakılarak yapılacak olan subjektif değerlendirmeler başarısız olabilir. • Dış görünüşe göre sınıflandırmada puanlama yönteminin kullanılması riski biraz daha azaltsa da subjektif olmasından dolayı yanılgı devam edebilir.
Seleksiyonda Başarıya Ulaşabilmek İçin • • • Gerçek amacın kesin olarak bilinmesi ve sık değiştirilmemesi, Çevreye adapte olabilecek damızlıklar kullanılmalıdır Seleksiyonda üzerinde durulan karakterler arasındaki varyasyon genotipe bağlı olmalıdır. Karakterlerin kolay ölçülebilir, kalıtım derecesi ve tekrarlanma derecesi yüksek olanlar tercih edilmelidir. Ele alınan karakterlere az sayıda gen tarafından belirlenenler seçilmelidir. Seleksiyon mümkün olduğunca büyük sürülerde uygulanmalı ve en uygun yetiştirme sistemi tatbik edilmelidir. Üreme hızı yüksek olan türlerde seçme şansı fazla olduğunda seleksiyonla sağlanacak genetik ilerlemede daha fazla olacaktır. Generasyonlar arası kısa olan hayvan türlerinde sağlanan genetik ilerleme daha yüksektir. Verimi düşük olan sürülerde başlangıçta sağlanan genetik ilerleme hızlı olur ancak ortalama seviye yükseldikçe genetik ilerleme azalır. Ele alınan karakterler arasındaki pozitif ve negatif korelasyon seleksiyonda başarıyı etkileyecektir.
• Seleksiyon ve ayıklama • Seleksiyon ve melezleme
SELEKSİYON ETKİLERİ • Lush (1956)’ın bildirdiğine göre her hangi bir kantitatif karakter yönünden populasyonun en düşük değerli bireylerinden • %10’u elemine edilirse kalanlarda gözlen varyasyonun standart sapması %16 azalmakta, • %20’si selekte edilirse bu oran %24’e, • %50’ye çıkarsa azalma %40’a yaklaşmaktadır. • Böylece seleksiyon yapılmış sürüde bir örneklilik gerilemekte buda seleksiyonun varyansı azalttığı izlenimini vermektedir. • Oysa seleksiyon etkisi bir generasyon sonra görülür.
Seleksiyonla Başlangıç Generasyonuna Göre Genetik Variyasyonun Nisbi Değişimi • • Seleksiyonun genetik varyasyona etkisini Lush(1945) çeşitli kalıtım dereceleri ve çeşitli seleksiyon entansiteleri için başlangıç populasyonunun %’si olarak hesaplamıştır. Kalıtım derecesi 1 olan bir karakter (kalitatif) bakımından ilk defa seleksiyona tabi tutulan bir populasyonda hayvanların en üstün değerli %50’si damızlığa ayrıldığı zaman gelecek generasyonun varyansı, seleksiyon yapılmadığı zaman ki varyansın %83’üne inmekte ve bu şartlarda yapılan seleksiyon variyansta %17’lik bir azalma meydan getirmektedir. Aynı populasyondan en üstün değerli %10 hayvanın damızlığa ayrılması halinde bu azalma %24 oranında olmaktadır. Kalıtım derecesi 1 olan kantitatif bir karakter henüz tespit edilemediğine ve %10 gibi entansif bir seleksiyon ancak çok ender hallerde uygulanabildiğine göre, varyasyondaki bu azalma oranları ancak nazari bir değer taşır. h 2 1, 0 Seçilenl erin nisbi payı 0, 5 0, 3 %50 %83 %96 %98 %10 %76 %95 %98
Seleksiyon Sınırı • Seleksiyon neticesinde bütün lokuslar da büyük etkili genlerin hakim olduğu bir populasyon hedeflenir. Pratikte gerçekleşmesi son derece düşük olan bu yapı seleksiyon sınırı olarak isimlendirilir.
Kalitatif Karakterler Yönünden Seleksiyon • Kalitatif karakterler daha çok eklemeli olmayan bir veya birkaç gen çiftinin etkisiyle ortaya çıkmaktadır. • Örneğin sığırlarda boynuzsuzluk, cücelik (d geni). • Eklemeli olmayan gen etkileri ise dominans ve epistatik etkiler olarak iki gruba ayrılmıştır. • Buna göre kalitatif karakterlerin seleksiyonu da bu ilkeler göz önünde bulundurulmalıdır.
Dominant Gen Yönünden Seleksiyon • Dominant gen yönündeki seleksiyonu • Resesife karşı tam seleksiyon • ve kısmi olarak yapılır Resesife karşı tam seleksiyon yapıldığı zaman resesif genin yeni frekansıdır. qn=q 0/1+n*q 0 : başlangıç frekansı n: homozigot bireyler aleyhine uygulanan seleksiyon sayısı
• Örnek: Başlangıçta eleminasyonu düşünülen resesif genin frekansının 0. 10 olduğunu varsayalım (q 0=0. 10). • Her generasyonda bütün homozigot resesif bireylerin elemine edildiği ve seleksiyonun dört generasyon uyguladığı varsayımı ile dört generasyon sonra resesif genin frekansı kaç olur? • qn=q 0/1+n*q 0 • Qn=0. 10/1+4(0. 10)=0. 071 olacaktır.
Resesife Karşı Kısmi Seleksiyon; Bu seleksiyonda • q 1=q 0(1 -sq 0)/(1 -sq 02) olur. q 0: başlangıç frekansı q 1: yeni gen frekansı s: kısmi seleksiyon bir generasyon sonra meydana gelen değişim ise ∆g=q 1 -q 0
Örneğin; Bir sürüde küpelilik bakımından dengenin var olduğu düşünülürse ve resesif genotiplerin frekansının (q 02) 0, 81 ve kısmi seleksiyonun 0, 5 olduğu bir durumda, • A) Bir sonraki generasyonda resesif gen de meydana gelen değişim miktarı ne olur. • B) Bu değişim genotiplerde % kaçlık bir değişime neden olmuştur. • C) Sürüdeki erkek ve dişilerin % kaçı elemine edilirse ve bunların hepsi küpesiz olursa seleksiyon katsayısı 0, 5 olur.
• • • • q 0 =0, 90 ise p 0= 1 -0. 9= 0. 1 q 1=0. 9*(1 -0, 5*0. 90)/(1 -0, 5*0, 902)=0, 832 p 1=1 -0 -832=0, 168 bulunur. Değişim ∆g=q 1 -q 0 , 0. 9 -0. 832=0. 068 azalma olmuştur. Bu değişim genotiplerde % kaçlık bir değişime neden olmuştur. Başlangıçta KK=p 2 =0. 12=0. 01, Kk=2 pq=2*0. 1*0. 9=0. 18, kk=q 2=0. 92=0, 81 Seleksiyondan sonra KK=p 2==0. 1682=0. 028, Kk=2 pq=2*0. 168* 0, 832 =0. 279 kk=q 2= 0, 832 2=0. 692
Buradan, 0. 81 100 0. 692 X • X=100*0. 692/0. 81=%12 lik bir azalma meydana gelmiştir. • r=s*q 2 0, 5*0. 81=0, 405 yeni sürüdeki erkek ve dişilerin %40, 5’i elemine edilirse ve bunların hepsi küpesiz olursa bu genotipteki seleksiyon katsayısı 0, 5 olur.
Dominant Genlerin Elemine Edilmesi • Dominant genlerin elemine edilmesi q 1={p*q(1 -s)+q 2}/{1 -s(1 - q 2 )} frekans değişimi ise; ∆g=q 1 -q 0 dir.
Seleksiyonda Homozigotluğun. Heterezigotluğun Değişmesi • Eğer ebeveynler rastgele çiftleştirilirlerse heterozigotların nispi miktarı Aa, buda 2 pq kadardır. • Bir generasyon seleksiyondan sonra A geninin frekansı ∆ p kadar artarsa yeni generasyondaki frekanslar A geni için (p+ ∆ p), a geni için ise (q- ∆ p) olacaktır. • Heterozigotlar ise 2{(p+ ∆ p)*(q- ∆ p)} olacaktır. Buradan seleksiyon ile heterezigotlarda meydana gelen değişmeye ulaşılacaktır.
• Örneğin; başlangıçta p=0, 2 ve A geni lehine 0, 03’lük bir frekans akışı sağlarsa heterozigotluk başlangıçta 2 pq =2*0, 8=0, 32 %32 iken, seleksiyondan sonra 2 pq=2(0, 2+0, 03)*(0, 8 -0, 03)=%35, 42’ye çıkacaktır. Böylece heterozigotluk artacak, homozigotluk azalacaktır.
• Aynı derecede yapılan seleksiyon fakat p=0, 7 ise bu sefer başlangıç populasyonunda 2 pq=2*0, 7*0, 3 0, 42=%42 seleksiyondan sonra ise 2 pq=2*(0, 7+0, 03)*(0, 3 -0, 03) 0, 3942=%39, 42 olur bu durumda heterozigotluk azalır. Homozigotluk artar. • bu durum kısaca özetlenirse; (p+ ∆ p)>q olduğu hallerde heterozigotluk azalmakta (homozigotluk artmakta), aksi durumlarda heterozigotluk artmakta homozigotluk azalmaktadır.
Kantitatif Karakterler Yönünde Seleksiyon • Kantitatif karakterlerde uygulanan seleksiyonda beklenen genetik ilerleme; • genotipik değerin h 2 sine • ve seleksiyon üstünlüğüne bağlıdır ve bu bağıntı ∆ G= ∆ p*h 2 ile ifade edilir. ∆ G: genetik ilerleme (seleksiyonda verimlilik) ∆ p : seleksiyon üstünlüğü (ebeveyn olarak seçilen hayvanların üzerinde durulan verim bakımından populasyon ortalamasından farkı) ∆ p =PS-P h 2: kalıtım derecesi
• Ancak yetiştiştirici çoğu kez yılda sağlanan genetik ilerleme ilgilenir. Bu durumda genetik ilerlemenin yıllara düşen payı: ∆ G= ∆ p*h 2 /L eşitliği ile bulunur. • Burada L generasyonlar arası süreyi göstermektedir. Generasyonlar arası süre damızlığa ayrılmış olan veya sürüde damızlık olarak kullanılan bireylerin doğdukları zaman ebeveynlerinin ortalama yaşı olarak tanımlanır.
Generasyonlar Arası Sürenin Hesaplanması
Seleksiyon Üstünlüğü • Bir generasyonda damızlığa ayrılan hayvanların ortalaması ile o generasyondaki sürünün ortalaması arasındaki fark seleksiyon üstünlüğü olarak tarif edilir. • Seleksiyon ile sağlanacak genetik ilerleme; • Seçilecek hayvanların bulundukları populasyondaki nispi miktarına (seleksiyon yoğunluğuna) • Ve üzerinde durulan karakterin fenotipik standart sapmasına bağlıdır. • Seleksiyon üstünlüğünün artırılması için populasyon içinden mümkün olduğu kadar yüksek fenotipik değerlileri damızlığa ayırmak gerekmektedir
∆ G= ∆ p*h 2 ise formülün her iki tarafını fenotipik standart sapmaya bölersek ; İ: seleksiyon yoğunluğu (standartlaştırılmış seleksiyon üstünlüğü) olup, seleksiyon üstünlüğünün fenotipik standart sapma cinsinden ifadesidir.
Aynı Formülde h 2 yerine
Genetik İlerleme (seleksiyonun verimliliği) Seleksiyonda sağlanacak olan genetik ilerleme genelde iki faktöre bağlıdır. 1) seleksiyon üstünlüğü, 2) diğeri ise kalıtım derecesidir. Bu iki faktörün büyüklüğü genetik ilerlemenin hızlanmasını sağlar. Bunun yanında seleksiyonla sağlanacak genetik ilerlemenin yıllara düşen payını artırmak için de generasyonlar arası süreyi kısaltmak lazım.
Seleksiyon üstünlüğünün artırılması a- Ayıklama hızını düşürerek b- Döl verimini yükselterek c- Varyasyonu çoğaltarak d- Suni tohumlamadan yararlanarak e- Embriyo transferi yaparak f- İncelenen karakter sayısı
Generasyonlar Arasını Kısaltma Yolları • Yüksek seviyede yapılan ayıklama (sürü yaş ortalaması düşeceği için) • Her yıl belirli oranlarda sürünün yenilenmesi • Seleksiyonun mümkün olduğunca erken yaşlarda yapılması
- Slides: 37