Capítulo 15 Normas de reacción e interacción Genotipo x Ambiente

Ejercicio 15.1

En un experimento se determinó que la producción de dos variedades determinadas de maíz Pisingallo (Tipo Butterfly) en $kg/ha$ son funciones lineales de la cantidad de agua disponible en el suelo en un momento específico del crecimiento, al menos en un rango muy estrecho, entre $18\%-22\%$. Las funciones que describen las producciones de las dos variedades (A y B) en función de la humedad del suelo en el momento estudiado son:

A: $P_A=[7300+h\% \times 300] \text{ kg}$
B: $P_B=[5800+h\% \times 375] \text{ kg}$

Graficar la producción de los dos cultivos en el gradiente de humedad establecido. ¿Existe interacción genotipo-ambiente?
Determinar el punto en que ambas producciones son iguales.
¿Qué variedad nos conviene más si suponemos un ambiente relativamente seco en esa etapa del cultivo?

Ejercicio 15.2

Una determinada característica fenotípica se encuentra determinada por un locus con dos alelos. Para esta característica existe interacción entre genotipo y ambiente ya que los efectos medios de los dos alelos son $\alpha_1=6-E$ y $\alpha_2=4+2E$, siendo $E$ la variable (continua) ambiental que determina el valor de los alelos.

Graficar los efectos medios de los genes en función del ambiente (entre $E=0$ y $E=1$) y calcular el punto en que son iguales. Determinar la varianza aditiva de la característica como función del ambiente $E$ y graficarla entre los valores de $E=0$ y $E=1$ para una frecuencia del alelo $A_1$ $p=0,25$ y para $p=0,50$.

Ejercicio 15.3

Señala cuáles de las siguiente afirmaciones son verdaderas y cuáles falsas:

Existen dos fenómenos distintos que pueden interferir en la simple adición de los efectos genéticos y ambientales: a) la interacción genotipo-ambiente propiamente dicha y que generalmente notamos GxE y b) la correlación entre genotipo y ambiente, que notamos como $rGE$.
En términos de varianzas, podemos escribir el modelo genético básico como: $VP=VA+VD+VI+VE+V_{G\times E}+2Cov_{GE}$ dónde el término $Cov_{GE}$ se asocia directamente con la correlación $rGE$.
En el modelo genético básico que contempla la correlación entre genotipo y ambiente, podemos ver a $Cov_{GE}$ como un término de “inflación” de la varianza fenotípica observada (cuando es positiva), producto de la co-variación en el mismo sentido entre el genotipo y el ambiente.
Se conoce como norma de reacción a la función que relaciona la expresión fenotípica media de un genotipo en diferentes ambientes.
Se conoce como norma de reacción a la función que relaciona la expresión genotípica media de un fenotipo en diferentes ambientes.
En el modelo genético básico que contempla la correlación entre genotipo y ambiente, podemos ver a $Cov_{GE}$ como un término de “inflación” de la varianza fenotípica observada (cuando es negativa), producto de la co-variación en el mismo sentido entre el genotipo y el ambiente.
La interacción entre genotipo y ambiente solo se manifiesta en características cuantitativas.

Ejercicio 15.4

En los gráficos de la figura 15.1 se representan diferentes situaciones en las que dos o tres genotipos son evaluados en tres ambientes diferentes ($E_1$,$E_2$,$E_3$).

Evaluar en cada uno de ellos si existe interacción genotipo-ambiente y la razón por la que se llega a esa conclusión (el tipo de interacción).

$Comportamiento de 2 o 3 genotipos en 3 ambientes diferentes ($E_1$,$E_2$,$E_3$).$

Figure 15.1: Comportamiento de 2 o 3 genotipos en 3 ambientes diferentes ($E_1$,$E_2$,$E_3$).

Ejercicio 15.5

La producción de tres genotipos soja (Glycine max) fue evaluada en 3 “ambientes” diferentes que representan, de alguna manera, las condiciones usuales en los principales punt0s donde se piensan comercializar. El ambiente 1 ($E_1$) se puede caracterizar como suelos relativamente secos y con temperaturas muy elevadas en verano, el ambiente 2 ($E_2$) con suelos de humedad adecuada y temperaturas medias y altas en verano (no extremas), mientras que el ambiente 3 ($E_3$) presenta temperaturas medias y altas (no extremas) pero humedad del suelo muy alta. Las producciones medias correspondientes a los tres genotipos en los tres ambientes se representan en la tabla siguiente:

Genotipo	Prod. $E_1$ ($\text{kg/ha}$)	Prod. $E_2$ ($\text{kg/ha}$)	Prod. $E_3$ ($\text{kg/ha}$)
G1	$2500$	$3250$	$2400$
G2	$2950$	$3650$	$2750$
G3	$3100$	$3990$	$1850$

Representar gráficamente la producción de los diferentes genotipos en los diferentes ambientes. ¿Existe interacción genotipo ambiente?
¿Existe un genotipo que sea mejor en todas las condiciones?
¿Existe algún genotipo que se muestre razonablemente productivo en todas las condiciones (un “todo terreno”)?
¿Qué genotipo sería recomendable para temperaturas medias y altas (no extremas), pero teniendo en cuenta que la humedad del suelo puede variar de adecuada a muy alta?

Ejercicio 15.6

Dos genotipos diferentes de una especie de planta presentan diferentes sensibilidad a la temperatura, sensibilidad que afecta la producción de semillas. Mientras que para el primer genotipo la función que describe la producción de semillas en función de la temperatura (en determinado momento del crecimiento) es $P_1=[3750-(t-11)^2] \text{ kg/ha}$, para el segundo es $P_2=[3975-(t-27)^2] \text{ kg/ha}$.

Representar gráficamente la producción de ambas variedades en el rango $0^{\circ} \text{C}-45^{\circ} \text{C}$. ¿Existe interacción genotipo-ambiente?
¿Existe un genotipo que siempre sea más productivo en ese rango de temperaturas?
¿En que temperatura ambos genotipos producen lo mismo?
¿Qué genotipo sería recomendable para una temperatura de $5^{\circ} \text{C}$?

Ejercicio 15.7

Dos genotipos diferentes de una especie de planta presentan diferentes sensibilidad a la temperatura, sensibilidad que afecta la producción de semillas. Mientras que para el primer genotipo la función que describe la producción de semillas en función de la temperatura (en determinado momento del crecimiento) es $P_1=[3750-(t-23)^2] \text{ kg/ha}$, la segunda variedad es una modificación transgénica que parece amar las temperaturas elevadas y cuya función de producción es $P_2=[3450+10\ t\ ] \text{ kg/ha}$.

Representar gráficamente la producción de ambas variedades en el rango $0^{\circ} \text{C}-45^{\circ} \text{C}$. ¿Existe interacción genotipo-ambiente?
¿Existe un genotipo que siempre sea más productivo en ese rango de temperaturas?
¿En que temperatura ambos genotipos producen lo mismo?
¿En qué rango de temperaturas es más productiva la variedad $G_1$?

Genotipo	Prod. \(E_1\) (\(\text{kg/ha}\))	Prod. \(E_2\) (\(\text{kg/ha}\))	Prod. \(E_3\) (\(\text{kg/ha}\))
G1	\(2500\)	\(3250\)	\(2400\)
G2	\(2950\)	\(3650\)	\(2750\)
G3	\(3100\)	\(3990\)	\(1850\)