„Wykorzystanie analiz DNA w celu identyfikacji osobniczej i populacyjnej u drzew leśnych"

1. „Wykorzystanie analiz DNA w celu identyfikacji osobniczej i populacyjnej u drzew leśnych" Jarosław Burczyk Zakład Genetyki Instytut Biologii i Ochrony Środowiska Uniwersytet Kazimierza Wielkiego Bydgoszcz

2. Genetyka molekularna…

3. Specyfika drzew leśnych - organizmy długowieczne - wysoki poziom heterozygotyczności - duża efektywna wielkość populacji naturalnych - intensywny przepływ genów - przewaga zapłodnienia krzyżowego

4. Różnorodność genetyczna …

5. IDENTYFIKACJA • osobnicza • populacyjna • gatunkowa

6. Zasady dziedziczenia

7. Identyfikacja osobnicza Linia nierekombinacyjna • Genotyp haploidalny – genotyp haploidalny • Genotyp diploidalny – genotyp diploidalny Linia rekombinacyjna • Genotyp diploidalny – genotyp haploidalny • Genotyp diploidalny – genotyp diploidalny

8. Linia nierekombinacyjna Genotyp haploidalny – genotyp haploidalny A2B2C3 A2B1C3 A1B3C4 A2B1C2 A1B1C3 A2B1C3 Kto jest moim rodzicem? A2B2C3

9. Linia nierekombinacyjna A2B1C3 A2B1C3 A2B1C3 A1B2C3 A2B1C3 Kto jest moim dzieckiem? A2B1C3

10. Linia nierekombinacyjna Genotyp diploidalny – genotyp diploidalny A1A2B1B2 A1A1B1B1 A1A2B1B1 A2A2B1B1 A1A2B1B2 A2A2B2B2 A1A2B3B3

11. Linia rekombinacyjna Genotyp diploidalny – genotyp haploidalny A1A2B1B2 A1B1 A1B2 A2B1 A2B2 A2B3

12. Linia rekombinacyjna • Genotyp diploidalny – genotyp diploidalny A1A2B1B2 A1A1B1B1 A1A2B1B1 A2A2B1B1 A1A2B1B2 A2A2B2B2 A1A2B3B3

13. Do identyfikacji genetycznej potrzebne są markery - losowa reprezentacja genomu - etykiety genetyczne

14. Cechy dobrego markera - wysoki polimorfizm - kodominacyjny charakter dziedziczenia - neutralność - jednoznaczność określenia alleli - powtarzalność wyników - duża liczebność i równomierne rozmieszczenie w genomie - możliwości zautomatyzowania analiz - prostota i niskie koszty analiz (opracowania markera)

15. Markery genetyczne - Mikrosatelity (SSR) • tandemowe powtórzenia krótkich sekwencji (1-6 nukleotydów) • rozmieszczone w sekwencjach kodujących i nie kodujących genomu • większość mikrosatelitów wykorzystywanych w genetyce roślin to powtórzenia dwu-nukleotydowe (np: -CACACACACACACA-)

16. Podstawą analiz mikrosatelitarnych jest PCR - REAKCJA ŁAŃCUCHOWA POLIMERAZY-

17. Kilka prostych kroków analizy mikrosatelitów....

18. Izolacja DNA

19. Przygotowanie reakcji PCR

20. Amplifikacja DNA

21. Analiza wielkości fragmentów DNA w automatycznym sekwenatorze

22. Analiza danych

23. … i jesteśmy zadowoleni …

24. Zaplecze laboratoryjne

25. Potencjał osobowy…

26. Zestaw markerów cpSSR dla sosny zwycajnej

27. Zestaw markerów nSSR dla dębów

28. Zalety mikrosatelitów • kodominacyjny charakter dziedziczenia • wysoki polimorfizm • powtarzalność wyników • możliwości zautomatyzowania analiz • znaczna liczebność markerów w genomie • równomierne rozmieszczenie w genomie • neutralność

29. Zastosowania mikrosatelitów • Przepływ genów • Systemy kojarzenia • Zróżnicowanie genetyczne • Mapowanie genomów • Identyfikacja osobnicza • Analizy rodzicielstwa

30. Analiza zmienności genetycznej drzewostanów, plantacji nasiennych i nasion, oraz ich przydatności w programach hodowli drzew. Genetyczna weryfikacja pochodzenia materiału rozmnożeniowego z konkretnych drzew (np. nasion lub zrazów z drzew doborowych). Analiza ‘czystości genetycznej’. Weryfikacja poprawności rozmieszczenia szczepów na plantacjach nasiennych oraz ocena zanieczyszczenia plantacji obcym pyłkiem. Identyfikacja odmian drzew i krzewów rozmnażanych wegetatywnie. Identyfikacja gatunkowa i osobnicza drzew i krzewów powodujących szkody budowlane (np. niszczenie ścian budynków przez korzenie) lub uszkodzenia infrastruktury podziemnej (szczególne rur kanalizacyjnych). Wskazanie konkretnego osobnika ułatwia uzyskanie zezwolenia organu administracji publicznej na usunięcie drzewa (krzewu) będącego przyczyną zniszczeń. Opracowanie na potrzeby certyfikowanych laboratoriów analiz sądowych wysoce wydajnych technik genotypowania drzew i krzewów umożliwiających zastosowanie ich w ekspertyzach sądowych, zlecanych przez Prokuraturę, Policję, czy osoby poszkodowane Wykorzystanie identyfikacji osobniczej

31. Identyfikacja populacyjna

32. Fagus sylvatica cpDNA PCR-RFLP

33. Fagus sylvatica cpDNA cpSSR

36. FAIROAK: Różnorodność cpDNA u dębów 8 gatunkówdębów, 2673 populacji, 42 haplotypów

37. Identyfikacja gatunkowa

38. Larix sp.cpDNA

39. Larix sp.mtDNA

40. 15 krajów EVOLTREE 25 partnerów 14.3 mln Euro INRA(Francja) Koordynator Alterra-WUR(Holandia) ARCS(Austria) BFH(Niemcy) CNR-IGV(Włochy) VIB(Belgia) GEUS(Dania) Gottingen Univ(Niemcy) IT(Francja) IPGRI(Włochy) NERC(Wlk. Brytania) PUM(Niemcy) WSL(Szwajcaria) TUZVO(Słowacja) TUM(Niemcy) INIA(Hiszpania) UNIUD(Włochy) CNRS(Francja) UPSC(Szwecja) UKW (Polska) UOULU(Finlandia) Soton(Wlk. Brytania) UWH(Węgry) UU(Szwecja) MPI-COE(Niemcy) Ponad 230naukowców 1/04/2006 - 31/03/2010

41. Genomika Ewolucja Genetyka Ekologia Reakcje na zmiany klimatu Dynamika różnorodności Procesy ekosystemowe Ochrona zasobów genowych

42. dziękuję za uwagę ... burczyk@ukw.edu.pl