QST (генетика)

В количественной генетике Q ST _— это статистика, предназначенная для измерения степени генетической дифференциации среди популяций в отношении количественного признака . Она была разработана Кеном Спитце в 1993 году. ^[1] Ее название отражает то, что Q _ST был задуман как аналог индекса фиксации для одного генетического локуса (F _ST ). ^{[2] [3]} Q _ST часто сравнивают с F _ST нейтральных локусов, чтобы проверить, является ли изменчивость количественного признака результатом дивергентного отбора или генетического дрейфа, анализ, известный как сравнения Q _ST –F _ST .

Q _ST представляет собой долю дисперсии среди субпопуляций, и его расчет является синонимом F _ST, разработанного Сьюэллом Райтом . ^[4] Однако вместо использования генетической дифференциации Q _ST рассчитывается путем нахождения дисперсии количественного признака внутри и между субпопуляциями, а также для всей популяции. ^[1] Дисперсия количественного признака среди популяций (σ ² _GB ) описывается как:

${\displaystyle \sigma _{GB}^{2}=(1-Q_{ST})\sigma _{T}^{2}}$

А дисперсия количественного признака внутри популяций (σ ² _GW ) описывается как:

${\displaystyle \sigma _{GW}^{2}=2Q_{ST}\sigma _{T}^{2}}$

Где σ ² _T — общая генетическая дисперсия во всех популяциях. Поэтому Q _ST можно рассчитать с помощью следующего уравнения:

${\displaystyle Q_{ST}={\frac {\sigma _{GB}^{2}}{\sigma _{GB}^{2}+2\sigma _{GW}^{2}}}}$

Расчет Q _ST зависит от нескольких предположений: популяции должны находиться в равновесии Харди-Вайнберга , предполагается, что наблюдаемые вариации обусловлены только аддитивными генетическими эффектами , отбор и неравновесие по сцеплению отсутствуют ^[5] , а субпопуляции существуют в рамках островной модели. ^[6]

Анализы Q _ST –F _ST часто включают культивирование организмов в постоянных условиях окружающей среды, известных как обычные садовые эксперименты , ^[7] и сравнение фенотипической дисперсии с генетической дисперсией. Если обнаруживается, что Q _{ST превышает F ST} , это интерпретируется как доказательство дивергентного отбора, поскольку это указывает на большую дифференциацию признака, чем могла бы быть получена исключительно генетическим дрейфом . Если Q _ST меньше F _ST , ожидается наличие балансирующего отбора . Если значения Q _ST и F _ST эквивалентны, наблюдаемая дифференциация признака может быть вызвана генетическим дрейфом. ^[6]

Соответствующее сравнение Q _ST и F _ST зависит от множества экологических и эволюционных предположений, ^{[8] [9] [10]} и с момента разработки Q _ST , многочисленные исследования изучали ограничения и ограничения анализов Q _ST -F _ST . Лейнонен и др. отмечают, что F _ST должен рассчитываться с нейтральными локусами, однако чрезмерная фильтрация ненейтральных локусов может искусственно снизить значения F _ST . ^[7] Кубри и др. обнаружили, что Q _ST снижается при наличии доминирования , что приводит к консервативным оценкам дивергентного отбора, когда Q _ST высок, и неубедительным результатам балансирующего отбора, когда Q _ST низок. ^[5] Кроме того, структура популяции может значительно влиять на соотношения Q _ST -F _ST . Модели Stepping Stone, которые могут генерировать больше эволюционного шума, чем модели Island, с большей вероятностью будут испытывать ошибки типа 1. ^[6] Если подмножество популяций действует как источники, например, во время вторжения , взвешивание генетических вкладов каждой популяции может повысить обнаружение адаптации . ^[11] Для повышения точности анализов Q _ST в анализ следует включать большее количество популяций (>20). ^[12]

_{Во многих исследованиях Q ST} был включен для разделения эффектов естественного отбора и генетического дрейфа, и Q _ST часто превышает F _ST , что указывает на локальную адаптацию. ^[13] В исследовании экологического восстановления Боуэр и Эйткен использовали Q _ST для оценки подходящих популяций для переноса семян белокорой сосны . Они обнаружили высокие значения Q _ST во многих популяциях, что предполагает локальную адаптацию для характеристик, адаптированных к холоду. ^[14] Во время оценки инвазивного вида Brachypodium sylvaticum , Marchini et al. обнаружили расхождение между местными и инвазивными популяциями во время первоначального установления в захваченном ареале, но минимальное расхождение во время расширения ареала . ^[11] При исследовании львиного зева ( Antirrhinum majus ) вдоль градиента высоты анализы Q _ST -F _ST выявили различные тенденции адаптации между двумя подвидами ( A. m. pseudomajus и A. m. striatum ). Хотя оба подвида встречаются на всех высотах, A. m. striatum имел высокие значения Q _ST для признаков, связанных с адаптацией к высоте: высота растения, количество ветвей и длина междоузлий. A. m. pseudomajus имел более низкие значения Q _ST , чем F _ST для времени прорастания. ^[15]

• F-статистика
• Количественная генетика
• Генетика сохранения
• Дивергентный отбор
• Генетическое разнообразие