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15/09/2020 1 Ing. María Elisa Catalina García Salas La Molina, 02, 04, 14 de setiembre 2020 Universidad Nacional Agraria La Molina Facultad de Zootecnia Departamento de Producción Animal Curso: ZT3007 Mejoramiento Genético del Ganado Contenido 1. Parámetros genéticos 2. Heredabilidad 3. Estimación de los Componentes de Varianza 4. Métodos de estimación 1. Regresión progenie-progenitor 2. Regresión progenie-progenitor medio 3. Correlación intraclase, familias hermanos enteros 4. Correlación intraclase , familias con medios hermanos 15/09/2020 2 Los parámetros genéticos son indicadores poblacionales de la característica a evaluar. El más importante es: HEREDABILIDAD (h²) Y otros parámetros son: REPETIBILIDAD (r): Indicador del grado de asociación existente entre los registros repetidos de un mismo carácter. CORRELACIÓN GENÉTICA (rxy): Grado de asociación entre los valores genéticos de dos caracteres. ÍNDICE C2: Medida de covariancia entre parientes causada por un ambiente común. 4.1 PARÁMETROS GENÉTICOS: 4.2 HEREDABILIDAD (h2) DEFINICIONES: Es la porción de la varianza fenotípica adjudicable a un factor genético. Determina la porción en la cual el valor fenotípico de los padres es transmisible a los descendientes. En la medida que la heredabilidad de un carácter es mayor, una porción mayor del valor fenotípico será determinado genéticamente. 15/09/2020 3 FUNCIÓN: Es su papel predictivo, que expresa la confiabilidad del valor fenotípico como indicación del valor de cría. IMPORTANCIA DEL ÍNDICE HERENCIA * Son estimadores para una muestra en particular y en un tiempo dado. * Es el mejor indicador del sistema de mejoramiento a utilizar. Si es cercana a cero, no se usa en programas de selección. Si es alta si se utiliza en programas de selección. 4.2 HEREDABILIDAD h2 Baja <20% h2 Media 20-40 h2 Alta + 40 Puntos muy importantes para recordar sobre la heredabilidad: a) La heredabilidad de un carácter es una estimación específica de la población y del ambiente que uno está analizando. b) Esta estimación es un parámetro de una población y no de un individuo. c) La heredabilidad no indica en qué grado un carácter es genético, mide solamente la proporción de la Varianza Fenotípica que es el resultado de factores genéticos. 4.2 HEREDABILIDAD (h2) 15/09/2020 4 La heredabilidad podemos entenderla en dos sentidos: 1. En el sentido amplio o extendido. Es la relación de la varianza genética con respecto a la varianza total o fenotípica. P IDA P G V VVV V V h 2 P A V V h 2 2. En el sentido estricto, la heredabilidad es la relación de la varianza genética aditiva con respecto a la variación total o fenotípica. 4.2 HEREDABILIDAD (h2) ISRAEL HOLANDA USA U.K. Leche (Kg) 0.24 0.47 Grasa (Kg) 0.27 0.52 Proteína 0.21 0.45 log CCS 0.19 Fertilidad de hijas 0.05 Conformación corporal 0.17 Carácter lechero 0.18 0.29 0.26 Sistema mamario 0.19 Patas y pies 0.05 0.17 Clase final 0.13 0.29 0.32 Ubre anterior 0.18 0.32 0.29 0.27 Prof. de ubre 0.34 0.43 0.28 0.39 Ubre posterior 0.15 0.27 0.28 Ligamento central 0.07 0.22 0.24 0.16 Ubicación de pezones 0.33 0.39 0.26 Largo pezones 0.35 0.46 0.44 Estatura 0.17 0.62 0.42 0.48 Prof. Corporal 0.18 0.38 0.37 0.35 Inclinación grupa 0.15 0.38 0.33 0.29 Ancho grupa 0.18 0.27 0.26 0.22 Patas posterior 0.09 0.32 0.21 0.19 Diagonal de pie 0.08 0.20 0.15 0.27 HEREDABILIDAD DE CARACTERES DE PRODUCCIÓN Y DE TIPO Vacunos de leche: Holstein ¿Cómo interpreta usted los valores? 4.2 HEREDABILIDAD (h2) 15/09/2020 5 4.2 Heredabilidad Característica Heredabilidad Característica Heredabilidad Leche 0.2-0.3 Peso adulto 0.4-0.6 Grasa 0.2-0.3 Altura a la cruz 0.4-0.6 Proteína 0.2-0.3 Tolerancia al calor * 0.0-0.2 Sólidos totales 0.2-0.3 Tasa de concepción 0.0-0.1 %grasa 0.5-0.6 Eficiencia reproductiva 0.0-0.1 %proteína 0.5-0.6 Intervalo entre partos 0.0-0.2 Persistencia 0.3-0.5 Esperanza de vida 0.1-0.3 Pico de leche 0.2-0.4 Eficiencia alimenticia 0.3-0.4 Velocidad de ordeño** 0.3-0.6 Resistencia a mastitis 0.2-0.3 Periodo de gestación 0.3-0.5 Puntuación de tipo general 0.1-0.3 Peso al nacimiento*** 0.3-0.5 Puntuación del carácter de leche 0.1-0.3 *Respuesta a prueba estándar **Pico o flujo promedio ***no maternal Vacunos de leche: Holstein. A medida que pasa el tiempo se buscan nuevas características para evaluar El mejoramiento genético dependerá de la heredabilidad de la característica, de la variación entre los posibles reemplazos y de la superioridad de los animales seleccionados. La heredabilidad nos indica la proporción de las diferencias entre individuos que es transmitida a los hijos, o sea nos da una idea de la proporción en que los genes y el medio ambiente controlan una característica. Estimadores de la heredabilidad de algunos rasgos importantes en cerdos se presenta en la siguiente tabla: 4.2 HEREDABILIDAD (h2) 15/09/2020 6 En base a esta información, ¿Qué raza escogería usted para criar y por que? https://www.youtube.com/watch?v=Nxc_K66g-aY Heritability: What it Does and Doesn't Mean 9A - Heritability https://www.youtube.com/watch?v=j6uaqXneGQ0 https://extension2.missouri.edu/g2910 Heritability and Its Use in Animal Breeding VER LOS VIDEOS Y LEER EL ARTÍCULO, SE TOMARÁN PREGUNTAS DE ELLOS EN EL 2DO PASO 15/09/2020 7 4. 3 Estimación de los Componentes de Varianza Componentes de la Varianza de un carácter cuantitativo El valor métrico (o valor fenotípico) para un individuo específico es el resultado de factores genéticos, factores ambientales y la interacción entre ambos tipos de factores. La suma de estos factores contribuye a la varianza de la población de individuos que están segregando para un carácter cuantitativo. Es así que la varianza total se puede subdividir de la siguiente manera: VP= VG + VE + VGE VP: Variación fenotípica total para la población que está segregando. VG: Variación Genética que contribuye a la varianza fenotípica total VE: Contribución ambiental a la variación fenotípica total VGE: Variación asociada a las interacciones de los factores genéticos y ambientales 15/09/2020 8 varianza genética aditiva (VA). La variación genética puede a su vez subdividirse en tres componentes. El primer componente es el llamado variación genética aditiva. Algunos alelos pueden contribuir con un valor fijo al valor métrico del valor cuantitativo. Por ejemplo si los genes A y B controlan el rendimiento en el maíz (realmente está controlado por muchos genes) y cada alelo contribuye en forma diferente al rendimiento de la siguiente manera: A = 4 ; a = 2 ; B = 6 ; b = 3 Entonces el genotipo AABB tendrá un rendimiento de 20 (4+4+6+6) y el genotipo AaBb tendrá uno de 15 (4+2+6+3). Los genes que actúan de esta manera son aditivos y contribuyen a la varianza genética aditiva (VA). Varianza de dominancia y variancia epistática Además de los genes que tienen un efecto aditivo sobre un carácter cuantitativo, existen otros que pueden poseer una acción dominante que enmascara la contribución de los alelos recesivos en ese locus. Por ejemplo, si los dos genes que se mencionan exhibieran dominancia el valor métrico del genotipo heterocigota AaBb sería de 20. Este valor es igual al del homocigota dominante. Esta fuente de variabilidad se atribuye a la Varianza genética por dominancia (VD). El otro tipo de varianza genética está asociada a las interacciones entre los genes. La base genética de esta varianza es la epistasis y se denomina Variación genética por interacción (VI). La Varianza Genética Total puede subdividirse en tres formas de varianza: VG = VA + VD + VI 15/09/2020 9 Los genetistas cuantitativos pueden estimar qué proporción de la varianza fenotípica total es atribuible a la varianza genética total y cuál se atribuye a la varianza ambiental realizando experimentos específicos. Si los genetistas están tratando de mejorar un rasgo cuantitativo del maíz o de un animal (talcomo rendimiento o ganancia en peso) el estimar la proporción de estas varianzas proveerá una dirección a sus investigaciones. Si una gran proporción se debe a la varianza genética entonces se pueden obtener ganancias seleccionando individuos cuyo valor métrico es el deseado por el mejorador. Por el contrario si la varianza genética es baja, lo que implica que la varianza ambiental es alta, se obtendrían resultados más exitosos optimizando las condiciones ambientales bajo las cuales el individuo engordará o rendirá más. Es conveniente aclarar que éstas no son las únicas dos alternativas. Los caracteres con baja heredabilidad pueden ser objeto de selección pero requieren procedimientos más complejos que la selección fenotípica directa (selección truncada). Estos procedimientos, con una importante contribución de la estadística, intentan eliminar el ruido producido por la varianza ambiental de modo de reconocer la contribución genética. La ecuación VP = VG + VE puede utilizarse para separar los efectos del genotipo y del ambiente sobre la varianza fenotípica total. Se requieren dos tipos de datos: 1) La varianza fenotípica de una población genéticamente heterogénea que provee Vp 2) La varianza fenotípica de una población genéticamente uniforme que provee la estimación de Ve ya que Vg =0. Un ejemplo de una población genéticamente uniforme es: la F1 de un cruzamiento entre dos líneas altamente homocigotas, tal como dos líneas endocriadas. Un ejemplo de una población genéticamente heterogénea resulta la F2 del mismo cruzamiento. Si el ambiente es uniforme en las dos poblaciones se puede deducir el valor de Vg. 15/09/2020 10 El ejemplo puede ser el de estudiar al pez Astyanax fasciatus, una de 80 especies de peces de las cavernas. Además de varios caracteres que han variado durante la evolución, sus ojos se encuentran reducidos y carecen de pigmento en su cuerpo. Para estimar el número de genes involucrados en la reducción del tamaño del ojo se necesita una estimación de la varianza genética. Con este objetivo se cruzaron, una línea endocriada de peces de las cavernas con una línea endocriada de peces de superficie, y la descendencia fue criada en un mismo ambiente. La varianza en el diámetro del ojo para la F1 fue de 0,057 y la varianza de la F2 0,563. En términos de la fórmula Vp (de la F2 ) = Vg + Ve = 0,563. Y la Ve = 0,057 Se puede obtener una estimación de la varianza genética Vg = (Vg + Ve ) - Ve. Vg = 0,563 – 0,057 = 0,506. En este caso la varianza genética es mayor que la varianza ambiental. COMPONENTES DE VARIANZA El Éxito en el plan de cría programado depende de la variación Expresado en términos de variancia sería: VP = VG + VE + Cov(G,E) VG = VA + VD + VE VE = VP + VT 15/09/2020 11 Generalidades Cuando requerimos estimar las varianzas (covarianzas) genéticas, fenotípicas y ambientales de las características de importancia económica en una determinada población, debemos de analizar las varianzas fenotípicas de las observaciones o características medibles. En la determinación de los componentes de varianza, debemos de considerar todos los posibles efectos que pueden afectar la expresión del genotipo del animal. 21 Generalidades Para que la estimación de los parámetros genéticos sean consistentes y confiables debemos de realizar ciertos ajustes para dichos efectos, tales como edad de la madre al parto, efecto de las estaciones, número de registros, efecto del sexo del animal, etc. Al determinar la varianza fenotípica, debemos de descomponer en sus componentes, es decir que al aplicar un modelo genético adecuado nos permitirá estimar las varianzas genéticas aditiva (genética), fenotípica y ambiental. 22 15/09/2020 12 Generalidades Para estimar los componentes de varianza haremos uso de los métodos estadísticos, específicamente el análisis de varianza (covarianza), ya sea en un proceso de mínimos cuadrados (teoría clásica de la estimación de los componentes de varianza), o mediante la máxima verosimilitud. Teorías de la estimación utilizando los mínimos cuadrados han sido establecidos y discutidos, así como Henderson (1953, 1973), Searle (1968, 1971), Harvey (1960, 1970), Thompson (1977, 1979). 23 Generalidades Teorías más recientes, como el de Máxima Verosimilitud, es presentada por Karen Meyer (1985), máxima verosimilitud restringida, resultan ser métodos más confiables ya que nos permite estimar los componentes de varianza que determinará los parámetros genéticos dentro del espacio paramétrico, valiéndose de las estimas mediante algoritmos EM, Newton Raphson y Fisher Scoring, como el algoritmo libre de derivadas (REML-DF). 24 15/09/2020 13 Generalidades En los últimos años, La Teoría Bayesiana en la estimación nos proporciona un marco de trabajo más flexible y general, debido al desarrollo de las técnicas de muestreo de Monte Carlo, la cual considera que tanto los parámetros (varianzas) como los efectos aleatorios y los datos tienen distribuciones asociadas. 25 Métodos de Estimación Mínimos cuadrados: - Correlación de intraclase: Medios hermanos de padre - Correlación de intraclase: Hermanos completos o fraternal - Regresión Progenie – progenitor - Regresión Progenie – progenitor medio - Regresión intra padre progenie – progenitor hembra - Métodos de Henderson I, II, III Máxima Verosimilitud. - Máxima verosimilitud restringida (REML) y sus algoritmos. Estimación Bayesiana. 26 15/09/2020 14 Composición de la covarianza fenotípica 2 2 2 2 2 1 4 1 2 1 4 1 4 1 2 1 2 1 2 1 htVVV htV hbV hbV EcDA A A A Pariente Varianza Regresión (b) o correlación (t) Progenie y un padre Progenie y padre medio Medios Hermanos Hermanos completos Estimación de la heredabilidad La heredabilidad es estimada considerando el grado de parecido entre los individuos. donde “r” es el coeficiente de la varianza genética aditiva en la covarianza, o la correlación teórica. r t r b h 2 15/09/2020 15 En el sentido estrecho: h2 = σ2A , requiere de la estimación σ2p de σ2A y σ 2 p. La variancia aditiva σ 2 A, debe ser estimada de la correlación entre animales agrupados por parentesco y la variancia fenotípica σ2p , directamente de la población. MÉTODOS DE ESTIMACIÓN DE HEREDABILIDAD Las relaciones de parentesco de mayor uso en el mejoramiento animal expresada en términos de covariancia son las siguientes: a).- PROGENIE-PROGENITOR: Si se denota a Y como la progenie y a X como los progenitores entonces,la covariancia genética entre ellos es: Cov (X,Y) = ½ σ2A + ¼σAA b.- PROGENIE-PROMEDIO DE PROGENITORES: Si Y es el promedio de la progenie y X es el promedio de ambos progenitores, entonces: c.- MEDIO HERMANOS: La covariancia de un grupo de individuos que tienen uno de los progenitores en común es: Cov (X,Y) = σ2A Cov (X,Y) = 1/4 σ2A + 1/16 σAA d.- HERMANOS CARNALES : La covariancia de un grupo de individuos que tienen ambos progenitores en común es: Cov (X,Y) = 1/2 σ2A + 1/4 σ2 D + 1/4 σAA 15/09/2020 16 Donde: X,Y = Individuos que guardan una relación de parentesco. a,b = Coeficientes para expresar la relación de parentesco entre X,Y. σ2A , σ2D = Variancia aditiva y dominante respectivamente. σAD , σAA ,σDD = Covariancias entre efectos. Cov (X,Y) = aσ2A + bσ2 D + abσAD + a2σAA +b2 σDD La fórmula general para expresar la covariancia entre animales agrupados por parentesco es: a) ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE HERENCIA A TRÁVES DE REGRESIÓN PROGENIE-PROGENITOR: Con este método utilizaremos los registros obtenidos sobre la misma característica de los progenitores (X) y de su progenie (Y). Aquí podemos considerar como progenitor al padre o a la madre. Si utilizáramos a la madre, tenemos que tener cuidado en la interpretaciónde la h2, debido a que se puede involucrar efectos ambientales maternos. Si tenemos varios descendientes por progenitor, es necesario repetir el registro del progenitor con cada registro de la progenie. 15/09/2020 17 El coeficiente de regresión de Y dado X, se define como: Σ X,Y - (Σ X) (Σ Y) byx = Cov (X,Y) = n Cov (X) Σ X2 - (Σ X)2 n Entonces, en el caso de regresión progenie - progenitor: byx = Cov (progenitor,progenie) = Cov (X,Y) Var (progenitor) Var (X) Y sabemos que: la Cov(X,Y) estima la mitad de la variancia aditiva (½ σ2A) y la variancia de los progenitores estima a la variancia fenotípica (σ2p), entonces: 15/09/2020 18 byx = ½ σ2A σ2p σ2A = 2 byx σ2p o sea: luego: La heredabilidad estimada es: h2 = 2 byx Y su error estándar (E.E.) E.E. (h2) = √Var (h2) = √ 4 Var (Y) - b2yx n-2 Var(X) EJERCICIO N°1: Calcule la heredabilidad usando la información de peso al destete de 10 toros Cebú y su progenie: byx = 0.1925 entonces: h2 = 0.385 ±E.E. = 0.688 NUMERO PESO AL DESTETE TORO DE LOS TOROS DE LA PROGENIE X Y 1 203 215 2 195 190 3 186 197 4 230 205 5 200 210 6 210 180 7 195 215 8 230 205 9 220 190 10 225 235 2094 2042 15/09/2020 19 El valor de E.E. Es alto, y se debe al número tan reducido de observaciones en el ejercicio, pero si mantuviéramos constantes todos los demás resultados y variamos el tamaño de muestra n: Si n= 100 entonces la Var(h2)= 0.0400 y E.E.= 0.20 Si n= 1,000 entonces la Var(h2)= 0.0040 y E.E.= 0.020 Si n= 10,000 entonces la Var(h2)= 0.0004 y E.E.= 0.002 El coeficiente de regresión de progenie-progenitor mide: el cambio esperado en los hijos por unidad de cambio en los progenitores, es decir la porción de superioridad de los padres que es transmitida a sus hijos. b) ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE HERENCIA A TRAVÉS DE LA REGRESIÓN DE LA PROGENIE SOBRE EL PROMEDIO DE LOS PROGENITORES: La información es obtenida de la producción promedio de la característica observada en los padres de un animal y en sus descendientes. Si: X = Producción del Padre+ Producción de la madre = X1 + X2 2 2 Y = Producción de Progenie o descendecia Cov ( X1 + X2 , Y) byx = Cov (X,Y) = 2 Var(X) Var ( X1 + X2 ) 2 15/09/2020 20 byx = ½ Cov (X1,Y) + ½ Cov (X2,Y) ½ Var (X1 + X2) La covariancia entre padres e hijos estima un medio de la variancia aditiva (1/2 σ2A ) y la variancia de X, estima la variancia fenotípica (σ2p ); entonces: byx = ½ (½ σ2A + ½ σ2A) = σ2A = h2 ½ σ2p σ2p Por lo tanto, el coeficiente de regresión de la progenie sobre el promedio de los progenitores, estima directamente el valor de la heredabilidad. Y su error estándar (E.E.) es : EJERCICIO N°2: En 8 líneas de conejos de raza Nueva Zelanda Blanco se tomaron datos de pesos a edad de mercado (a 73 días), de los progenitores y de su progenie. Hallar h2 y su E.E. byx = 0.696 entonces: h2 = 0.696 ±E.E. = 0.175 LINEA PROGENITORES PESO PROM PROGENIE X Y 1 2.20 2.10 2 2.15 2.05 3 1.98 1.95 4 1.80 1.75 5 2.05 1.90 6 1.85 1.95 7 1.90 1.80 8 2.10 2.00 15/09/2020 21 Estimación de Heredabilidad • Si usamos el grado de parecido entre parientes, característica básica en caracteres cuantitativos. • Mediciones simples en la población • El grado de parecido entre parientes permite estimar VA y con ella la heredabilidad c) ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE HERENCIA USANDO FAMILIAS DE HERMANOS CARNALES: Estimación de Heredabilidad • Para medir el grado de parecido entre parientes se particiona la VF o total en dos componentes Variancia Entre grupos o familias: σ 2b o Vb Variancia Dentro grupos o familias: σ 2w o Vw 15/09/2020 22 Partición de la Variancia Fenotípica Variancia de las medias de cada grupo, con respecto a la media de la población Variancia de los individuos alrededor de la media del grupo Entre grupos o familias: σ 2b o Vb VF Dentro grupos o familias: σ 2w o Vw Estimación de Heredabilidad El parecido entre individuos emparentados puede verse como: • Similitud de los mismos dentro del grupo o familias • Diferencias entre los individuos de grupos o familias distintas. 15/09/2020 23 Partición de la Variancia Fenotípica Cuanto mayor sea la similitud dentro de los grupos mayor será la diferencia entre los grupos Podemos expresar el grado de parecido entre parientes como la proporción de la variancia entre grupos o famílias en el total de la variancia de la población, y esto es el Coeficiente de Correlación Intraclase (t) t = σ 2 b σ 2 b + σ 2 w σ 2 b o Vb Variancia entre familias. σ 2w o Vw Variancia dentro familias Variancia fenotípica o total Método de Correlación Intraclase t = σ 2 b σ 2 b + σ 2 w COV dentro de familias Variancia Total Vb = COVw Para familias de medios hermanos (HS) Para familias de hermanos enteros (FS) 15/09/2020 24 c) Modelo para la estimación de la varianza aditiva USANDO FAMILIAS DE HERMANOS CARNALES: La información es obtenida usando un arreglo jerárquico, donde el número de machos (S) es apareado al azar con (H) hembras, y cada una de ellas produce (P) descendientes, en los que se miden las características de interés: Yijk = µ + Si + H ij + Eijk Donde: Yijk = Observación de K-ésimo descendiente, de la j-ésima madre, con el i-ésimo padre. µ = Media de la Población. Si = Efecto del i-ésimo padre. Hij = Efecto de la j-ésima madre. Eijk = Error aleatorio. Los componentes de variancia se estiman del correspondiente análisis de variancia. Caso 1: Igual número de observaciones en c/subclase. --------------------------------------------------------------------------------------------------------------- FUENTE DE G.L. SC CM E(CM) VARIACIÓN ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Entre machos s-1 SCs CMS σ2E+pσ2H+hpσ2S Entre fam: Hem:Mac s(h-1) SCh CMH σ2E+pσ2H Dentro fam: Prog:Hem y Mac sh(p-1) SCp CME σ2E Los componentes de variancia estimados se obtienen de el CM, entonces: σ2E = CM E σ2H = CMH – CME P σ2S = CMS – CMH P σ2P = σ2E+σ2H+σ2S 15/09/2020 25 Para la estimación de la h2 tenemos que: h2 = 4σ2S Proveniente de la variancia del σ2P macho. h2 = 4σ2H Proveniente de la variancia de la σ2P hembra. h2 = 2(σ2S + σ2H ) Proveniente de la variancia de σ2P macho y de la hembra Para estimar E.E. del coeficiente de h2 del macho: Ejercicio 3: En una explotación cunícula se evaluaron los pesos al mercado de la progenie de 12 hembras, las cuales fueron apareadas a 4 reproductores Nueva Zelanda. Cada macho fue apareado aleatoriamente a 3 hembras. Estimar los componentes de variancia y la h2 para s, h, s+h. MACHO HEMBRA Yij. Yi.. A 1 1.8 1.7 1.8 1.7 1.9 1.8 2 1.9 1.9 1.8 1.9 2.0 1.8 3 2.0 1.8 1.8 2.1 2.0 1.9 B 4 1.7 1.8 1.8 2.0 1.9 2.0 5 1.8 1.9 1.7 1.8 1.8 1.9 6 1.7 1.8 1.8 1.6 1.9 1.7 C 7 1.9 1.8 1.9 2.1 2.0 1.9 8 1.7 1.8 1.8 1.9 2.0 2.1 9 1.7 1.8 1.9 1.9 1.6 1.8 D 10 1.7 1.6 1.7 1.8 1.6 1.9 11 1.6 1.8 1.7 1.9 1.8 1.6 12 1.8 1.9 1.7 1.8 2.0 1.7 PROGENIE(Y) 15/09/2020 26 n = n i . . = n i j . = s = h = F C = ( Y . . . ) 2 n S C s = ( Σ i Y 2 i . . / n i . ) - F C = S C h = ( Σ i Σ j Y 2 i j . / n i j . ) - ( Σ i Y 2 i . . / n i . ) = S C p = Σ i Σ j Σ k Y 2 i j k - ( Σ i Σ j Y 2 i j . / n i j ) = FUENTE DE GL SC CM E(CM) VARIACIÓN ENTRE MACHOS 3 0.153 0.051 HEMBRA:MACHO 8 0.213 0.027 PROGENIE HEMBRA:MACHO 60 0.73 0.012 σ2t = d) ESTIMACIÓN DEL ÍNDICE DE HERENCIA USANDO MEDIOS HERMANOS 15/09/2020 27 Método de Correlación Intraclase Para familias de medios hermanos (HS) Consideramos un individuo cualquiera de la población que actúa como macho, que se combina aleatoriamente con otros individuos (hembras) de la población. Estas progenies están relacionadas entre sí por un padre común, es decir que son medioshermanos. (con frecuencias génicas de 0.5). Partimos del cuadro siguiente con las medias y variancias para familias de medios hermanos Partimos del cuadro siguiente con las medias y variancias para familias de medios hermanos Método de Correlación Intraclase Para familias de medios hermanos (HS) Progenitores Progenie (f x valor) Genot Fre. Valor A1A1 A1A2 A2A2 Medias Variancia A1A1 ¼ a ½ a ½ d ½ (a+d ) ¼ (a- d)2 A1A2 ½ d ¼ a ½ d ¼ (-a) ½ d ½ a2+¼d2 A2A2 ¼ (-a) ½ d ½ (-a) ½ (d-a ) ¼(a + d)2 ½ d Las variancias de las familias asociadas a A1A2 de la población son equivalentes a la variancia de F2; mientras que las variancias dentro de las familias con progenitores A1 A1 y A2 A2 equivale a las variancias de las retrocruzas. 15/09/2020 28 La VEF es igual a la covariancia dentro de los grupos de medios hermanos (COVHS), se calcula como la sumatoria de las medias familiares al cuadrado por sus respectivas frec. y restándole luego la media de la población al cuadrado. VEF = COVHS = ¼ [½ (a+d)] 2 + ½ (½d) 2 + ¼ [½ (d - a)] 2 – (½ d)2 COVHS = 1/8 a 2 t = 1/8 a 2 VF Por ser p=q= 0.5 h2 = VA = ½ a 2 VF VF Podemos estimar la heredabilidad a través del “tHS” como: h2 = 4 t HS t = Cov HS VF Método de Correlación Intraclase Para familias de medios hermanos (HS) d) Modelo para la estimación de la varianza aditiva USANDO MEDIOS HERMANOS La información se obtiene cuando un macho (s) es apareado al azar con (h) hembras, y cada ua de ellas produce un descendiente. Su modelo estadfstico es el siguiente: Yij = μ + Si + eij Donde: Yij: Observación de la j-ésima progenie con el i-ésimo macho. μ: Media poblacional. Si: Observación del i-ésimo macho. eij: Error aleatorio. Los componentes de variancia se estiman del correspondiente análisis de variancia Con igual número de observaciones en c/subclase 15/09/2020 29 FUENTE DE GL CM E(CM) VARIACIÓN ENTRE MACHOS s-1 CMS σ2E+rσ2S DENTRO DE MACHOS s(r-1) CME σ2E h2 = 4σ2S = 4σ2S σ2S + σ2E σ2P r=k •El coeficiente de heredabilidad es estimado como: •El error estándar de h es: E.E. (h2) = 4 2 (1-t)2 [1+(r-1) t]2 r (r-1) (s-1) •Siendo la correlación intraclase (t): √ t = σS 2 /σP 2 Ejemplo: En un hato de ganado cebú se estudió la progenie de cinco toros, los cuales constituían una muestra de los hatos de la región y cada toro fue apareado al azar a 10 vacas de primer parto midiéndose el peso al destete de la progenie. Determinar su heredabilidad y su error estándar. TORO 1 2 3 4 5 1 145 138 135 131 153 2 150 147 146 135 148 3 162 137 153 145 148 4 145 150 157 156 140 5 151 135 140 154 148 6 158 150 154 140 152 7 146 157 150 128 138 8 150 150 133 145 149 9 160 154 132 139 135 10 155 130 147 131 157 Yij 1522 1448 1447 1404 1468 15/09/2020 30 FC = (Y...)2 = 1 062 590.42 n SC total = Σ Y2 ij - FC = 3856.58 SC toros = ΣY2 i. / r - FC = 733.28 SC progenie = SCtotal - SCtoros = 3123.30 FUENTE DE GL SC CM E(CM) VARIACIÓN TOROS 4 733.28 183.33 σ2E+rσ2S PROGENIE 45 3123.3 69.41 σ2E TOTAL 3856.58 σ2E = 69.41 σ2S = 11.39 σ2P = σ2E+σ2S = 80.80 h2 = 0.56 E.E. (h2) = Si se tuvieran distinto número de hembras por machos, el coeficiente k del E.C.M. es igual a: k = 1 ( n.. - Σni2) s-1 n.. ni = número de hembras por semental n..= número total de descendientes. 15/09/2020 31 La Exactitud de la estimación de la Heredabilidad a través del coeficiente de correlación intraclase depende de: Los grados de libertad entre toros que de los grados de libertad dentro de padres, por lo que es mas importante trabajar con mas padres y menos hijos, que con pocos padres y mas hijos de cada padre. El muestreo de la población: los padres deben ser extraídos al azar para ser representativos. Ya que muchas veces los padres han sido seleccionados y esto afecta el valor de la Heredabilidad (disminuyendo su valor). PARA ASEGURAR LAS BUENAS ESTIMACIONES DE HEREDABILIDAD Se debe tener en cuenta el estudio cuidadoso de la estructura de datos que se poseen. La eliminación de observaciones que causan este tipo de problemas. Un modelo matemático adecuado que incluya todas las fuentes conocidas de variación ambiental Pircher da un ej. de Heredabilidad de producción de leche de 0.36, y cuando las observaciones se corrigieron por nivel de producción de rodeo, año y estación de nacimiento, se redujo a 0.15. 15/09/2020 32 Heredabilidad de Peso al año y medio de edad (Y) en bovino de la raza Hereford Numero total observaciones: 2900 1,277 Machos, 1628 Hembras Toros: 64 Periodo: de 1973 a 1978 (nacidos entre Set y Nov) Un solo establo Los pesos se ajustaron a la edad estándar de 550 días. Modelo matemático Yijkmno = U + Si + Mj + Ak +Em + int + Tn + eijkmn S= sexo, M=mes de nac, A= año de nac, E= edad de la madre, int= suma de las interacciones dobles, T= toro, Heredabilidad = 0.1785, EE= 0.0477
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