Genetic Diversity and Allelic Variation

Genetic Diversity

  • Definition: Refers to the diversity within a species.

  • Importance: Higher genetic diversity increases the chances of long-term survival.

Generation of Genetic Diversity

  • Mechanisms: Genetic diversity is generated when mutations create new alleles.

  • Genomic Info:

    • DNA Bases: 3.1 billion base pairs of DNA.

    • Protein-Coding Genes: ~30,000 genes exist, with a significant potential for mutation.

    • Genomic Breakdown:

    • 1% of the genome codes for proteins.

    • 99% consists of non-coding regions (introns and intergenic regions).

  • Mutation Causes:

    • Errors in DNA replication.

    • Exposure to mutagens (e.g., chemicals, radiation) causing DNA sequence changes.

Genetic Terminology

  • Chromosome: DNA tightly coiled around proteins.

  • Gene: Segment of DNA that has a specific sequence.

  • Locus: The position of a gene on a chromosome.

  • Allele: Variant forms of a gene located at the same locus.

    • Homozygous: Two identical alleles.

    • Heterozygous: Two different alleles.

  • Genotype: Genetic makeup responsible for traits.

  • Phenotype: Observable physical traits.

  • Dominant Allele: Suppresses the effect of another.

  • Recessive Allele: Effects visible only when two alleles are present.

Multiple Alleles and Ploidy

  • Ploidy Levels:

    • Haploid: 1 set of chromosomes (gametes).

    • Diploid: 2 sets (most eukaryotes).

    • Triploid: 3 sets (example: banana).

    • Higher levels possible (tetraploid to octoploid).

  • Polyploids can have multiple alleles at single loci, complicating genetic inheritance.

Allele Functionality

  • Alleles and Function: Different alleles can lead to vastly different proteins and phenotypes.

  • Types of Genetic Differences:

    1. Deleterious Alleles: Harmful, often requiring two copies for effects.

    2. Neutral Alleles: Variants that do not affect functionality.

    3. Advantageous Alleles: Perform functions better than others.

Example - Flower Color Variation

  • Role of Anthocyanins: Pigments responsible for flower color.

  • Biosynthetic Pathway: Involvement of enzymes converting phenylalanine to anthocyanins.

    • Full Pathway: Results in red flowers.

    • Knock-out PAL Enzyme: Leads to white flowers.

Single Base Pair Change Example - Rice Domestication

  • Phenotypes:

    • Nipponbare: Retains seed; hard to thresh.

    • Kasalath: Seed shatter phenotype, higher yield.

  • Key Gene: Changes in the qSH1 gene affect seed shatter trait, demonstrating a simple genetic change's impact on agriculture.

Allelic Variation in Wool Traits

  • KAP Genes: Keratin-associated proteins responsible for structural components of wool.

    • Polymorphism: High variation among more than 100 identified KAP genes.

    • KAP6 Family: Includes several gene members contributing to wool characteristics.

  • Wool Fiber Traits: Different alleles result in varying fiber qualities (e.g., Merino vs. Romney sheep).

Allelic Variation Insights

  • Individual vs. Population:

    • Individual: Variance can lead to dominant or recessive phenotypes.

    • Population: Variance is crucial for adaptation and survival, particularly in changing environments.

  • Natural Selection: Favors traits that improve survival, resulting in allele frequency changes over time.

Selection Types

  • Stabilising Selection: Favors average phenotypes; extremes are selected against.

  • Directional Selection: Occurs with environmental changes affecting frequency.

  • Diversifying Selection: Favors individuals at both phenotypic extremes, enhancing genetic variance and potential for speciation.

Key Takeaways

  1. Selection Pressure: Acts on phenotypes, which are influenced by underlying genetics.

  2. Mendelian Genetics: Heritable units determine trait transmission.

  3. Dominance: Phenotypes are often defined by dominant or recessive alleles.

  4. Allele Frequency: Proportion of a specific allele in a population.

  5. Importance of Allelic Variation: Crucial for population health and adaptability to environmental changes.

  6. Selection Mechanisms: Both natural selection (evolutionary) and breeding (human-influenced) can drive changes in allelic variation.

ความหลากหลายทางพันธุกรรมหมายถึงความแตกต่างภายในสปีชีส์ ซึ่งมีความสําคัญต่อการอยู่รอดในระยะยาว มันเกิดขึ้นจากกลไกต่าง ๆ เช่น การกลายพันธุ์ที่สร้างอัลลีลใหม่ ซึ่งได้รับอิทธิพลจากโครงสร้างดีเอ็นเอที่ 1% เข้ารหัสโปรตีนและ 99% เป็นภูมิภาคที่ไม่ใช่การเข้ารหัส

คําศัพท์ทางพันธุกรรมที่สําคัญ ได้แก่ โครโมโซม (ดีเอ็นเอที่ขดรอบโปรตีน)

ยีน (ส่วนดีเอ็นเอ)

โลคัส (ตําแหน่งของยีน)

อัลลีล (ตัวแปรของยีน)

Ploidy อธิบายชุดโครโมโซม: haploid (1), diploid (2) และ triploid (3) อัลลีลที่แตกต่างกันส่งผลกระทบต่อโปรตีนและลักษณะ จัดประเภทเป็นอันตราย เป็นกลาง หรือได้เปรียบ

การคัดเลือกโดยธรรมชาติมีบทบาทสําคัญในการสนับสนุนลักษณะที่ช่วยเพิ่มการอยู่รอดและความถี่อัลีล ประเภทการคัดเลือกรวมถึงการรักษาเสถียรภาพ ทิศทาง และการเลือกที่หลากหลาย ทั้งหมดนี้ส่งผลกระทบต่อความแปรปรวนทางพันธุกรรมที่สําคัญสําหรับการปรับตัว