Transcript AMG06
Ģ ENĒTISKĀS KARTES K ARTĒŠANA DABISKĀS UN EKSPERIMENTĀLĀS POPULĀCIJĀS 1 2013. GADA 15. MARTS 2 M ĀCĪBU PLĀNS UN LEKCIJU SARAKSTS Datums 08.02.2013 15.02.2013 22.02.2013 01.03.2013 Lekcijas temats Iepazīšanās, ievadlekcija Augu ģenētikas vēsture. Augi kā ģenētikas modeļorganismi. Augu genomu struktūra un pētīšanas metodes Augu genomu struktūra un evolūcija. Genomu polimorfisms, poliploīdija 08.03.2013 Molekulāro marķieri un to genotipēšanas tehnoloģijas un to pielietojums genoma kartēšanā 15.03.2013 22.03.2013 29.03.2013 05.04.2013 12.04.2013 Kartēšana augos izmantojot eksperimentālas un dabiskas populācijas Lekcija nenotiek Lieldienu brīvdienas Molekulārie marķieri augu selekcijā. Augu - augu patogēnu molekulārā ģenētika un bioloģija Seminārs. Augu genoma struktūra un molekulārie marķieri Augu abiotiskā stresa izturības un hormonālās regulācijas molekulārā ģenētika 19.04.2013 26.04.2013 Lekcija nenotiek (LU Satversmes sapulce) 03.05.2013 Transgēno augu iegūšanas vēsture, metodes un pielietojums fundamentālos pētījumos. Latvijas un ES likumdošana ĢMO kultūraugu līdzāspastāvēšanas un ierobežotas izmantošanas jomās Transgēno augu pielietojums biotehnoloģijā. Ģenētiski modificēti kultūraugi. 10.05.2013 17.05.2013 24.05.2013 Seminārs. Augu abiotiskais un biotiskais stress un ĢMO Lekcija nenotiek Eksāmens 2013. GADA 15. MARTS 3 K AS NOTIEK BIVALENTU VEIDOŠANĀS LAIKĀ ? 2013. GADA 15. MARTS 4 S INAPTONEMĀLAIS KOMPLEKSS 2013. GADA 15. MARTS 5 N EHOMOLOGU ( ATŠĶIRĪGU ) HROMOSOMU BIVALENTI Piemēram, X un Y hromosomu pāris vīrišķajā mejozē, vai ģenētiski atšķirīgas homologās hromosomas Nehomologie rajoni neveido sinaptonemālo kompleksu un krustmija nenotiek 2013. GADA 15. MARTS 6 R EKOMBINĀCIJAS KARTES UN FIZISKĀS KARTES ATTIECĪBA Zinot genoma fiziskos izmērus nukleotīdos un ģenētisko karšu izmērus centimorganīdās ir iespējams izrēķināt vidējo fiziskās un ģenētiskās kartes izmēru attiecību Piemēram, miežu ģenētiskās kartes ir caurmērā 1250 cM lielas, bet genoma izmēri 5 x 109 bp Vidējā fiziskā un ģenētiskā attāluma attiecība ir 4 x 106 bp cM-1 2013. GADA 15. MARTS 7 R EKOMBINĀCIJAS KARSTIE PUNKTI Rekombinācija genomā nenotiek vienmērīgi – pastāv karstie un aukstie rekombinācijas punkti Fu et al. (2002) Recombination rates between adjacent genic and retrotransposon regions in maize vary by 2 orders of magnitude. PNAS, 99: 1082 Gēnus saturošie genoma rajoni (gēnu salas) bieži ir rekombinācijas karstie punkti 2013. GADA 15. MARTS 9 K VALITATĪVĀS UN KVANTITATĪVĀS PAZĪMES Kvalitatīvās pazīmes – diskrētas pazīmes, kuru iedzimtība atbilst Mendeļa likumam par viena gēna alēļu skaldīšanos Kvantitatīvās pazīmes – izmērāmas pazīmes Izšķir vairākus kvantitatīvo pazīmju veidus: - nepārtrauktās (continuous) pazīmes (auga augstums); - integrālās (meristic) pazīmes (vārpu skaits); Kvantitatīvas pazīmes var noteikt viens vai vairāki gēni, tām raksturīga atkarība no apkārtējās vides ietekmes 2013. GADA 15. MARTS Iedomāta miežu DH kartēšanas populācija. Fenotips – augu augstums (nepārtraukta pazīme) 10 Augstums (cm) Nosaka fenotipu. Nosaka molekulāro marķieru genotipus Kartē QTL noteiktā molekulāro marķieru intervālā izmantojot daudzfaktoru regresijas analīzi MX MY 2013. LOD GADA 15. MARTS P2 DH12 DH09 DH14 DH28 DH13 DH20 DH23 DH22 DH29 DH17 DH08 DH05 DH18 DH21 DH11 DH19 DH07 DH04 DH30 DH10 DH16 DH24 DH02 DH15 DH25 DH03 DH26 DH01 P1 M1 M2 DH27 cM DH06 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Iedomāta miežu DH kartēšanas populācija. Fenotips – ražība izteikta centneros no hektāra (nepārtraukta pazīme). Parādīta transgresīvā skaldīšanās 11 Raža (c ha-1) DH19 DH14 DH21 DH03 DH13 DH23 DH28 DH17 P2 DH27 DH24 DH26 DH07 DH04 DH12 DH08 DH05 DH30 DH11 DH02 DH06 DH25 DH01 DH16 DH18 DH09 DH10 DH20 DH22 DH15 P1 DH29 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 2013. GADA 15. MARTS 12 http://barleyworld.org 2013. GADA 15. MARTS 13 I ZTURĪBA PRET GRAUDU SADĪGŠANU VĀRPĀS – QTL KARTĒŠANA 2013. GADA 15. MARTS 14 R EKOMBINANTĀS INTROGRESIJAS LĪNIJAS Sakrusto divus dažādus vecākaugus (P1 x P2) Veic secīgu pēcnācēju atkrustošanu ar vienu no vecākaugiem, piemēram, P2 Iegūst rekombinantās introgresijas līnijas, kurās P1 genoma fragmenti atrodas P2 vecākauga genomā Genotipē introgresijas līnijas ar molekulārajiem marķieriem un vienlaicīgi nosaka introgresijas līniju fenotipu Identificē P1 genoma fragmentus, kas satur noteiktas pazīmes nosakošus QTL 2013. GADA 15. MARTS 15 http://zamir.sgn.cornell.edu/Qtl/il_story.htm 2013. GADA 15. MARTS 16 K ARTĒŠANA DABISKAJĀS POPULĀCIJĀS Kartēšana eksperimentālajās populācijās pamatojas uz rekombināciju un gēnu saistību hromosomā Kartēšana dabiskajās populācijas pamatojas uz nelīdzsvaroto saistību starp dažādu gēnu alēlēm populācijā 2013. GADA 15. MARTS 17 N ELĪDZSVAROTĀ SAISTĪBA LD – allēļu asociācija starp dažādiem lokusiem. Situācija, kad divas vai vairākas allēles ir saistītas biežāk nekā to paredz populāciju ģenētikas likumi Korelācija starp dažādiem polimorfismiem (piemēram, SNP) ir atkarīga no to izcelšanās (mutācijas) vēstures un rekombinācijas, kas ir notikusi starp dažādajiem polimorfismiem Lielā populācijā, kurā visiem indivīdiem ir vienādas iespējas pāroties savā starpā, kurā visi lokusi skaldās neatkarīgi, kurā nenotiek izlase, mutācija un migrācija visi lokusi būs līdzsvarotā saistībā Saistība, izlase un populāciju sajaukšanās (admixture) palielinās nelīdzsvaroto saistību 2013. GADA 15. MARTS 18 ATŠĶIRĪBA STARP NELĪDZSVAROTO SAISTĪBU UN SAISTĪBU Saistība attiecas uz noteiku alēļu korelāciju gamētās, ko izraisa to fiziska saistība vienā hromosomā Nelīdzsvarotā saistība attiecas uz alēļu korelāciju populācijās Taču jāņem vērā, ka starp fiziski cieši saistītiem polimorfismiem pastāvēs arī augsts nelīdzsvarotās saistības līmenis, jo rekombinācija starp tuvu novietotiem lokusiem būs reta. Tuvu novietotus polimorfismus izlase un ģenētiskais dreifs ietekmēs līdzīgi 2013. GADA 15. MARTS 19 PAZĪMJU KARTĒŠANA – ASOCIĀCIJU ĢENĒTIKA Izmanto esošās šķirnes, kurās potenciāli būs daudz lielāka fenotipiskā daudzveidība Izmanto šķirņu veidošanas gaitā notikušo rekombināciju Izmanto esošos fenotipiskos datus no šķirņu veidošanas laikā veiktajām pārbaudēm Problēmas var radīt populāciju struktūra 2013. GADA 15. MARTS 20 K ARTĒŠANAS POPULĀCIJU GRAFISKO GENOTIPU SALĪDZINĀJUMS Piemēram, DH populācijā analizēta tiek tikai viena mejoze, kuras laikā notikušas nedaudzas (1 – 3) krustmijas) Dabiskās populācijās redzamais marķieru genotipu sadalījums ir daudzu mejožu un krustmiju rezultāts, kuru laikā rekombinācijas ceļā ir radušies radušies unikāli haplotipi 2013. GADA 15. MARTS L1276_2828-328 L0838_1847-1745 L1139_8923-707 L0351_ConGBS0291-4 L0774_ABC11252 L1388_7180-778 L0798_1590-544 L0638_ConGBS0084-1 L1507_6433-124 L0676_4624-2108 L0520_4671-856 L0796_5764-430 L0953_13008-352 L0696_6628-1302 L1189_ABC11401 L0172_445-1199 L0579_2172-587 L0772_1800-1101 L1053_2462-971 L0021_3232-201 L0245_ConGBS0460-1 L1393_1578-1339 L1068_2790-70 L0657_857-133 L0516_4594-971 L0370_1272-459 L0090_2924-1189 L1027_3372-751 L1526_151-730 L0402_7712-674 L0226_2792-749 L0036_ABC06629 L1371_ABC14818 L0240_5480-826 L0079_4460-739 L1122_400-1020 L0826_1290-729 L0644_ABC06618 L0349_1212-890 L1154_4779-1563 L0889_2015-562 L1108_3743-1988 L1103_486-1812 L1324_2429-1929 L0132_1735-1424 L1429_ABC05818 L1116_3186-1560 L0519_ABC14535 L1190_2295-964 L0786_4129-1119 L1320_4475-340 L0139_11912-654 L0048_943-3107 L1091_497-386 L0498_8208-576 L0146_5028-1261 L0783_5467-1663 L1494_4767-1374 L0824_2781-821 L1128_8548-1250 L0936_2585-2901 L0043_1213-1959 L0086_ABC08308 L1084_6353-524 L0655_3313-1443 L0556_8365-454 L1219_6517-602 L0223_6394-944 L0952_984-583 L0895_2811-81 L0956_7172-1536 L0622_280-200 L1412_1555-631 21 TJC0001 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b a a a a a a a TJC0002 b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0003 a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0004 b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0005 a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a b b b b b b b b b b b b b b TJC0006 a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0007 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0008 b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0009 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0010 b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0011 a a a a a a a a a a a a a b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0012 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0013 b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0014 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0015 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0016 b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0017 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0018 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0019 b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0020 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0021 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b TJC0022 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0023 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0024 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0025 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0026 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0027 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a TJC0028 - a a a a a a a a b - - b b b - - b - b b - b - b - - - - b b b b b b b b - - - - - - - - - - b - - - - - b - b b - - b b b b b b b b b b b b b - TJC0029 b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b a a TJC0030 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b a a a a a a a TJC0031 b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0032 a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0033 b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b a a a TJC0034 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b TJC0035 a a a a a b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b a a a a a a a a a a a a a a a TJC0036 a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a TJC0037 b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b TJC0038 b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0039 a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b TJC0040 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0041 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0042 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0043 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0044 b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0045 b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0046 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0047 a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0048 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b a a a a a a a a a a a a a a a TJC0049 b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0050 b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b a a a TJC0051 b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b TJC0052 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b TJC0053 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0054 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0055 b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0056 a a a a a b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0057 b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a b b b b b TJC0058 b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0059 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a TJC0060 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b TJC0061 a a a a a b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b a a a a a a TJC0062 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b TJC0063 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b - b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a TJC0064 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b TJC0065 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0066 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0067 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0068 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0069 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b TJC0070 b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b a a a a a a a a a a a TJC0071 b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0072 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b a a a a a a a a a a a a a a b b b TJC0073 b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0074 b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0075 b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0076 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a TJC0077 b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0078 a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0079 b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a - a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0080 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0081 a a a a a a a a a b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0082 b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0083 b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b TJC0084 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0085 a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a TJC0086 b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b TJC0087 a a a b b b b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0088 b b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b TJC0089 b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b TJC0090 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b b b b b b b TJC0091 a a a a b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a b b b b b b b b b b b b TJC0092 a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a 2013. TJC0093 b b b b b b b a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a a TJC0094 b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b b a a a b b b b b GADA 15. MARTS 22 A SOCIĀCIJU ĢENĒTIKA Asociāciju ģenētika testē vai pastāv korelācija starp allēļu frekvencēm marķieru lokusos un fenotipa (pazīmes, slimības, u.tmldz.) frekvencēm. Pozitīvas asociācijas iespējamas, ja a) marķieris nosaka konkrēto pazīmi; vai arī b) marķieris atrodas nelīdzsvarotā saistībā ar gēnu, kas kodē pazīmi Visa genoma asociācijas pētījumu iespēja ir atkarīga no marķieru daudzuma, kas jāpārbauda, lai identificētu asociācijas Marķieru daudzums ir atkarīgs no LD bloku izmēriem genomā. Jo lielāki LD bloki, jo mazāks skaits marķieru nepieciešams, bet vienlaicīgi samazinās kartēšanas izšķirtspēja Lander and Schork (1994) Science 265:2037 2013. GADA 15. MARTS 23 N ELĪDZSVAROTĀS SAISTĪBAS RAŠANĀS Ardlie et al. (2002) Nat Rev Genet, 3:299 2013. GADA 15. MARTS 24 N ELĪDZSVAROTĀ SAISTĪBA Ardlie et al. (2002) Nat Rev Genet, 3:299 2013. GADA 15. MARTS LD 25 APRĒĶINI Divi lokusi, katrā pa divām alēlēm, A a un B b Alēles frekvences populācijā izsaka kā pA, pa, pB, pb Haplotipu frekvences izsaka kā pAB, paB, paB, pab Atšķirība starp novērotajām un sagaidāmajām haplotipu frekvencēm ir Dab = (pAB – pA pB) Tad: r2 var uzskatīt par korelācijas koeficientu – 2013. GADA R2 15. MARTS 26 LD APRĒĶINI – R2 Flint – Garcia et al. (2003) Structure of linkage disequilibrium in plants. Annu Rev Plant Biol, 54: 357 TASSEL (http://www.maizegenetics.net/) – Trait analysis by association, evolution and linkage Bradbury et al. (2007) TASSELL Software for association mapping of complex traits in diverse samples. Bioinformatics ,23: 2633 r2 var uzskatīt par korelācijas koeficientu, taču r2 = 1 tikai tad, ja alēļu frekvences abos lokusos ir identiskas r2 atkarīgs gan no rekombinācijas starp alēlēm abos lokusos, gan arī no mutācijām, kas iespējams notikušas katrā no līnijām r2 ir mazāk atkarīgs no neliela paraugu skaita LD aprēķinos 2013. GADA 15. MARTS 27 LD APRĒĶINI – D’ Divi lokusi, katrā pa divām alēlēm, A a un B b 2013. GADA 15. MARTS 28 LD APRĒĶINI – D’ D’ vērtība ir starp 0 un 1. D’ = 1 arī tad, ja alēļu frekvences abos lokusos nav pilnīgi identiskas D’ atkarīgs tikai no rekombinācijas starp alēlēm divos lokusos D’ nav izmantojams neliela paraugu skaita gadījumā, jo nav iespējams novērot visas 4 iespējamās alēļu kombinācijas. Tas noved pie nepilnīga rekombinācijas novērtējuma un mākslīgi paaugstināta LD 2013. GADA 15. MARTS 29 P OPULĀCIJU STRUKTŪRA Dabiskās populācijās populāciju struktūru rada ģeogrāfiska norobežotība Lauksaimniecības augos populācijas struktūru nosaka cilvēku selekcijas prakse. Piemēram, vasaras un ziemas šķirnes parasti tiek selekcionētas atsevišķi Abos gadījumos rezultāts ir viens un tas pats – ģenētiska diferenciācija starp populācijām, kas izpaužas kā atšķirīga allēļu frekvenču nostiprināšanās selekcijas rezultātā 2013. GADA 15. MARTS 30 P OPULĀCIJU STRUKTŪRAS IETEKME UZ LD Pozitīvas asociācijas var rasties arī populāciju sajaukšanās (admixture) rezultātā Jauktā populācijā jebkura pazīme, kurai ir augstāka frekvence vienā no populācijām būs asociēta ar jebkuru citu allēli, kas arī ir biežāk sastopama šajā populācijā 2013. GADA 15. MARTS 31 N ELĪDZSVAROTĀ SAISTĪBA KARTĒŠANĀ No praktiskā viedokļa, ja ir zināma LD bloku izmērs genomā, ir iespējams paredzēt allēļu genotipu pamatojoties uz citu allēļu genotipu. Piemēram, nosakot dažu lokusu genotipu uz miežu hromosomas 1H, ir iespējams paredzēt miltrasas rezistences specifiskumu LD ir atkarīga no rekombinācijas. Sugās, kur izplatīts inbrīdings, piemēram, pašapputeksnējošos augos, LD bloku izmēri ir lielāki 2013. GADA 15. MARTS 32 SNP, LD UN ASOCIĀCIJU ĢENĒTIKA Asociāciju kartēšana testē vai kāda SNP’a genotips ir asociēts ar fenotipu. References SNP (sarkani) tiek genotipēti, bet dzelteno SNP genotipu ir iespējams noteikt izmantojot to, ka tie ir LD ar references SNP. Zilo SNP genotipu nav iespējams noteikt, tādēļ to iespējamās fenotipiskās asociācijas nav iespējams noteikt. Kruglyak (2005) Nat Genet 37:1299 2013. GADA 15. MARTS 33 N ELĪDZSVAROTĀ SAISTĪBA AUGU GENOMĀ Caldwell et al. (2006) Extreme PopulationDependent Linkage Disequilibrium Detected in an Inbreeding Plant Species, Hordeum vulgare. Genetics, 172: 557 2013. GADA 15. MARTS 34 2013. GADA 15. MARTS 35 LD bloku izvietojums miežu hromosomās 3H (A) un 2H (B). Augšējā trijstūrī parādīts LD, apakšējā trijstūrī parādītas atbilstošās p vērtības. Marķieru novietojums uz katras hromosomas ģenētiskās kartes parādīts zem A un B paneļa. Krāsu kodējums r2 un p vērtībām parādīts pa labi. 2013. GADA 15. MARTS 36 LD BLOKU IZMĒRI ATŠĶIRAS DAŽĀDĀS POPULĀCIJĀS Mūsdienu miežu šķirnēs (un arī citos lauksaimniecības augos) LD bloku izmēri ir lieli – vairākas cM. Tas saistīts ar selekcijas vēsturi – mūsdienu šķirnes no 20. gs. sākuma šķirnēm šķir nedaudzas paaudzes, tādēļ rekombinācija nav paspējusi samazināt LD bloku izmērus Savvaļas populācijās LD bloku izmēri ir nelieli, jo starp indivīdiem populācijā radniecība ir attāla 2013. GADA 15. MARTS 37 LD KARTĒŠANAS PIEMĒRS – B - GLUKĀNU SATURS Graudu b-glikānu satura asociāciju kartēšana. b-glukānu saturs noteikts ar Megazyme (Megazyme International Ireland Ltd.) izstrādātu enzimātisku metodi Valsts pētījumu programmas agrobiotehnoloģijā ietvaros. SNP marķieri (MAF>0.1) sakārtoti pēc to atrašanās vietas uz miežu ģenētiskās kartes. Asociāciju kartēšana veikta ar programmu TASSEL (Bradbury et al. 2007) izmantojot vispārējo lineāro modeli. 2013. GADA 15. MARTS FenotipsDetection of mlo-9 allele usingHhaI Augu selekcija MW ma r Fag ker er Ma gda Ale xis Genomika Ģenētiskā karte Kro na Bar ke Ana bel l Pre stig e Mo rex “-” con t MW rol ma rke r digestion Fiziskā karte 1500 850 400 secība Genoma 200 Alēļu daudzveidība 50 Gēnu funkcija PCRamplification usingprimers Y14573_F02 5’-cgccagcaaaccagacacac-3’ and Y14573_R01 5’-ttccatgaggacggacacga-3’ (product size- 321 bp) M OLEKULĀRIE MARĶIERI , GENOMIKA UN AUGU SELEKCIJA 38 2013. GADA 15. MARTS 39 Ģ ENĒTISKĀS KARTES MODEĻORGANISMOS Ģenētiskās kartes ir noderīgas arī organismos, kuru genoma sekvence ir zināma Genoma sekvence un informācija par gēniem vēl nav pietiekama, lai pateiktu, kurš gēns nosaka, kuru pazīmi Ģenētiskai kartēšanai modeļorganismos ir priekšrocības - ērti un ātri iespējams radīt lielas kartēšanas populācijas - pastāv efektīvas molekulāro marķieru sistēmas, kas ļauj veidot detalizētas ģenētiskās kartes - kad gēns lokalizēt kādā nelielā ģenētiskās kartes intervālā, atliek tikai identificēt tajā esošos gēnus un izvēlēties kandidātgēnus interesējošai pazīmei 2013. GADA 15. MARTS 40 M ODEĻORGANISMI UN LAUKSAIMNIECĪBAS AUGI Lauksaimniecības augi un modeļorganismi ir radniecīgi, piemēram, mieži un kvieši no vienas puses un Brachypodium distachyon Gēni, kas kartēti un klonēti modeļorganismos bieži ir sastopami un veic līdzīgu funkciju arī lauksaimniecības augos Tādējādi fundamentālās zinātnes pētījumi modeļorganismos ir pielietojami arī lauksaimniecības augu pētījumos un selekcijā 2013. GADA 15. MARTS 41 A UGU SELEKCIJA Dabiskā izlase – vienas sugas indivīdu atšķirīga spēja izdzīvot un atstāt pēcnācējus Mākslīgā izlase – cilvēku veikta ar noteiktām īpašībām apveltītu indivīdu izlase Augu selekcija – ar noteiktām īpašībām apveltītu organismu grupu (šķirņu) mērķtiecīga veidošana Selekcija un ģenētika ir saistītas. Ģenētika ir selekcijas teorētiskais pamats 2013. GADA 15. MARTS 42 A UGU ŠĶIRNES Internation Union for the Protection of New Varieties of Plants (http://www.upov.int/index_en.html) Augu šķirne – "a plant grouping within a single botanical taxon of the lowest known rank, which grouping, irrespective of whether the conditions for the grant of a breeder's right are fully met, can be - defined by the expression of the characteristics resulting from a given genotype or combination of genotypes, - distinguished from any other plant grouping by the expression of at least one of the said characteristics and - considered as a unit with regard to its suitability for being propagated unchanged;" 2013. GADA 15. MARTS 43 P RASĪBAS JAUNAI AUGU ŠĶIRNEI Formālās prasības AVS – atšķirība, vienveidība, stabilitāte (DUS – distinctness, uniformity, stability) SĪN – saimniecisko īpašību novērtēšana Neformālās prasības Jaunai šķirnei jābūt apveltītai ar jaunām īpašībām, kādas nepiemīt esošajām šķirnēm, piemēram, augstāka ražība, atšķirīga vai labāka slimību izturība un tmldz. 2013. GADA 15. MARTS 44 P RASĪBAS JAUNAI AUGU ŠĶIRNEI Jaunai augu šķirnei jābūt pielāgotai noteiktam mērķim Piemēram, mieži, kas piemēroti alus gatavošanai satur augstāku cietes un hidrolītisko enzīmu daudzumu, bet zemāku proteīnu daudzumu. Kvieši, kas piemēroti makaronu gatavošanai, neder maizes cepšanai. Miltaini kartupeļi (Lenora, Magdalēna) ir bagāti ar cieti, bet nav piemēroti cepšanai Augu selekcionāriem tiek izvirzītas prasības veidot šķirnes ar noteiktām īpašībām Augsta ražība, augsta izturība pret konkrētam reģionam raksturīgām slimībām, ‘laba’ kvalitāte, piemērotība konkrētam tehnoloģiskam procesam 2013. GADA 15. MARTS A UGU 45 SELEKCIJAS METODES Introdukcija Izlase (masu izlase un tīro līniju izlase) Hibridizācija Inducētās mutācijas Gēnu inženierija 2013. GADA 15. MARTS 46 T ĪRO LĪNIJU IZLASE 2013. GADA 15. MARTS 47 H IBRIDIZĀCIJAS METODE AR PĒCNĀCĒJU IZLASI 2013. GADA 15. MARTS 48 I ZLASE PĒC FENOTIPA UN GENOTIPA 2013. GADA 15. MARTS 49 D UBULTOTIE HAPLOĪDI AUGU SELEKCIJĀ Dubultotie haploīdi ir noderīgi ne tikai kartēšanas populāciju veidošanā - lielākā daļa mūsdienu laukaugu šķirņu tiek radītas izmantojot DH tehnoloģiju DH līnijas ir pilnīgi homozigotiskas, kas paātrina selekcijas procesu un atvieglo šķirņu izmēģinājumus 2013. GADA 15. MARTS 50 G ĒNU PIRAMIDĒŠANA Vairāku gēnu, kas nosaka līdzīgu fenotipu, apvienošana vienā šķirnē Piemēram, izturību pret miltrasu (Blumeria graminis f.sp. hordei) miežos nosaka vairāki gēni. Apvienojot šos gēnus vienā šķirnē iespējams iegūt šķirnes, kas izturīgas pret vairākām miltrasas patogēna rasēm, vai arī tām piemīt kvantitatīvā izturība pret daudzām rasēm Fenotipiskā atlase gēnu piramidēšanā ir neefektīva, jo nav iespējams atlasīt pēcnācējus ar selekcionāru interesējošām pazīmēm 2013. GADA 15. MARTS 51 D IVU SLIMĪBU IZTURĪBAS GĒNU PIRAMIDĒŠANAS SHĒMA http://www.knowledgebank.irri.org/ricebreedi ngcourse/Marker_assisted_breeding.htm 2013. GADA 15. MARTS G ĒNU PIRAMIDĒŠANAS 52 mlo-5 P1 PIEMĒRS Mla18 X P2 F1 F2 F2 līnijas Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Visi augi izturīgi pret miltrasu Marķiera genotips mlo-5 alēlei P1 P2 F1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 wt Mlo mlo-5 Marķiera genotips Mla18 gēnam P1 P2 F1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Cita Mla alēle Mla18 2013. GADA 15. MARTS 53 G ĒNU INTROGRESIJA Selekcionārus interesējošo pazīmju pārnese no kādas līnijas vai sugas uz selekcijas līnijām un adaptētām šķirnēm Mūsdienu lauksaimniecības augu šķirnes ir cēlušās no savvaļas augiem domestikācijas procesā, kuram sekoja gadu tūkstošiem ilgs neapzināts selekcijas process, kā arī pēdējos simts gados apzināta selekcionāru veikta izlase Mūsdienu šķirnēs bieži vien ir zaudētas daudzas savvaļas radiniekiem raksturīgās pazīmes, kā piemēram izturība pret biotisko un abiotisko stresu. Tai pat laikā mūsdienu šķirnēm raksturīga augsta ražība un kvalitāte 2013. GADA 15. MARTS 54 A UGU DOMESTIKĀCIJA SAMAZINĀJA ĢENĒTISKO DAUDZVEIDĪBU Source: Tanksley and McCouch (1997) Science 277: 1063 2013. GADA 15. MARTS 55 M ODERNO MIEŽU ŠĶIRŅU ĢENĒTISKĀ VĒSTURE Hordeum spontaneum Savvaļas mieži Domestikācija Kultivētas vietējās šķirnes (landraces) Modernā selekcija Pudeles kakla efekts Introgresija Rekombinācija Dr. Luke Ramsay, SCRI Mūsdienu šķirnes 2013. GADA 15. MARTS 56 ATKRUSTOŠANA (B ACKCROSSING ) Pēcnācēju atkārtota krustošana ar vienu un to pašu vecāku šķirni vai līniju (recurrent parent) Vienkārši veicama dominantas pazīmes gadījumā, kad iespējama fenotipiskā atlase Sarežģīta poligēnu kvantitatīvo pazīmju gadījumā Molekulārie marķieri dod iespēju atlasīt pēcnācējus, ja fenotipiskie testi nav efektīvi 2013. GADA 15. MARTS P1 A/A 57 X 50% P2 genoma 75% P2 87.5% P2 93.75% P2 96.875% P2 98.4375% P2 99.21875% P2 F1 A/a Fenotipiskā izlase Fenotipiskā izlase Fenotipiskā izlase Fenotipiskā izlase Fenotipiskā izlase Fenotipiskā izlase P2 a/a BC1 a/a BC2 a/a BC3 a/a BC4 a/a BC5 a/a BC6 a/a BC1 A/a BC2 A/a BC3 A/a BC4 A/a BC5 A/a BC6 A/a X P2 a/a X X X X X P2 a/a P2 a/a P2 a/a P2 a/a P2 a/a Pašappute 1/4 BC6F2 A/A 1/2 BC6F2 A/a 1/4 BC6F2 a/a 2013. GADA 15. MARTS 58 R ECESĪVAS ALĒLES BC IZMANTOJOT FENOTIPISKO ATLASI X P1 a/a P2 A/A F1 A/a Pašappute 1/4 F2 A/A 1/2 F2 A/a 1/4 F2 a/a X P2 A/A 1/4 BC1F2 a/a X P2 A/A BC1 A/a Pašappute 1/4 BC1F2 A/A 1/2 BC1F2 A/a 2013. GADA 15. MARTS 59 R ECESĪVAS ALĒLES BC AR MOLEKULĀRO MARĶIERU ATLASI P1 a/a X F1 A/a Molekulāro BC1 BC1 marķieru izlase A/A A/a P2 A/A X P2 A/A X P2 A/A Molekulāro BC6 BC6 marķieru izlase A/A A/a Pašappute 1/4 BC6F2 A/A 1/2 BC6F2 A/a 1/4 BC6F2 a/a 2013. GADA 15. MARTS