Aleš Snoj

1. Genetske analize sulca • Aleš Snoj

2. Vsebina predavanja • del • Vloga genetike pri varstvu rib na splošno • Možne aplikacije genetike pri ohranjanju sulca v Sloveniji • 2. del • Genetika sulca • (rezultati dveh publikacij)

3. UNIVERZA V LJUBLJANI Biotehniška fakultetaODDELEK ZA ZOOTEHNIKO UNIVERSITY OF LJUBLJANA BiotechnicalFacultyDEPARTMENT OF ANIMAL SCIENCE

4. BALKAN TROUT RESTORATION GROUP • www.balkan-trout.com • Neformalna mednarodna skupina • Znanstvene inštitucije • Ribiške družine, društva • Zainteresirani posamezniki • Varstvena genetika ogroženih endemnih vrst rib na območju JZ Balkana • Soška postrv • Soški lipan • Glavatica • Mehkoustna postrv • Ohridska postrv • (preliminarno tudi sulec)

5. Varstvena genetika Interdisciplinarna znanost, ki z uporabo genetskih metod poskuša ščititi in ohranjati ogrožene vrste. • Populacijska genetika • Molekularna biologija • Molekularna ekologija • Evolucijska biologija • Sistematika • Statistika Foto: A. Hodalič Foto: A. Hodalič Genetska pestrost je osnovno merilo uspešnosti neke vrste.

6. Genetski markerji • Polimorfni odseki na genomu, na osnovi katerih je mogoče razlikovati vrste, populacije ali posamezne osebke. • Nekatere prednost molekularnih markerjev pred morfološkim markerji: • Neinvazivno vzorčenje • Večja številčnost • Precizna kvantifikacija in zato lažje statistično vrednotenje • Lahko se odbere take odseke v genomu, ki niso pod vplivom okolja • (t.i. nevtralni markerji) Konrad Gesner (1560) Nomenclatoraquatilium

7. Uporaba genetskih markerjev v varstveni genetiki • Genetski markerjiomogočajo vpogled v marsikatero lastnost populacije ali vrste, ki je z drugimi pristopi ni mogoče odkriti: • Ugotavljanje sorodstvenih odnosov med populacijami ali vrstami (soški lipan je samostojna vrsta) • Ugotavljanje genetske strukture v populaciji: • Ali gre za naravno obnavljajočo ali ribogojniško populacijo (divje populacije šarenke) • Ali gre za genetsko čisto ali za hibridno populacijo • Sledenje migracij • Ocenjevanje genetske pestrosti vrste ali populacije • Določanje evolucijsko pomembnih enot in enot upravljanja (severne in južne populacije soške postrvi ).

8. Genetika sulca Krovna vrsta – genetika izjemno slabo preučena Dve mednarodni znanstveni publikaciji: WEISS S, MARIĆ S, SNOJ A.: RegionalstructuredespitelimitedmtDNAsequencediversityfound in theendangeredHuchen, Huchohucho (Linneaus, 1758). Hydrobiologia, 2011, 658, 1, 103-110. GEISTJ, KOLASHAM, GUMB, KUEHNR.: The importance of genetic cluster recognition for the conservation of migratory fish species: the example of the endangered European huchenHuchohucho(L.).Journal of Fish Biology, 2009, 75, 1063-78.

9. Namen: Genetska karakterizacija sulca na njegovem širšem arealu - Ocena genetskega polimorfizma vrste - Kako je genetski polimorfizem geografsko porazdeljen (filogeografska analiza) (Genetska analiza slov. populacij sulca ni bila predmet te raziskave) Genetski markerji: - mitohondrijska DNA (kontrolna regija, NADH) - mikrosatelitna DNA

10. Analiza mtDNA • Izjemno nizka genetska pestrost - vsaj 5x nižja kot pri postrvi; 1) počasnejši metabolizem, • 2) učinek ustanovitelja, 3) nizka efektivna velikost populacije • Celoten genetski polimorfizem omejen na Avstijo in Slovenijo • Nakazana genetska strukturiranost v Sloveniji - poseben haplotip v Krki

11. Analiza mikrosatelitne DNA Razdelitev glede na populacije: SEVERNASKUPINA JUŽNA SKUPINA • Dve veliki geografsko vezani genetsko • homogeni skupini: severna in južna • Slovenija: potrjen poseben • položaj sulca v Krki

12. Razdelitev glede na posamezne osebke: • Splošna topologija drevesa ostaja nespremenjena: • južna skupina • severna skupina • Oddvojen položaj vzorcev iz Krke • Vzorec iz Drine v „slovenskem clustru“ • (možnost poribljanja) JUŽNA SEVERNA

13. Material in metode: • Osem divjih populacij iz Nemčije in severne Avstrije • Štiri ribogojniške populacije • Analiza mikrosatelitne DNA • Ugotovitve: • Ugotovili so genetske razlike med ribogojniškimi in divjimi populacijami sulca. • V okviru divjih populacij so odkrili izrazito genetsko strukturiranost: osem genetsko homogenih skupin.

14. Povzetek • Genetska raznolikost sulca na ravni mtDNA je v primerjavi z drugimi predstavniki salmonidov, kot sta postrv in lipan, bistveno manjša. • - počasnejši metabolizem • - učinek ustanovitelja • - nizka efektivna velikost populacije • Obstoj dveh velikih geografskih skupin, ki se genetsko jasno ločita. • - severna (vzorci iz Avstrije in Slovenije) • - južna (vzorci iz BiH, Srbije, Črne Gore, Slovaške in Ukraine) • Analize mikrosatelitne DNA (vzorci iz Krke) nakazujejo, da v Sloveniji verjetno ne gre za genetsko enotno populacijo sulca, ampak da najbrž obstajajo geografsko vezane populacije, ki se med seboj genetsko razlikujejo. • To predpostavko posredno podpirajo rezultati Geista in sodelavcev. • Če je temu tako, je potrebno genetsko enotne populacije zaščititi, ker predstavljajo vitalno pomemben vir genetskega polimorfizma za to vrsto.

15. Zaključki • Očitno je, da genetska struktura sulca v Sloveniji ni dovolj razjasnjena. • Ob nepoznavanju genetske strukture so lahko ukrepi upravljanja neučinkoviti ali celo tako škodljivi, da ogrožajo obstoj vrste (e.g., avtohtona potočna postrv). • Na osnovi obsežne genetske analize sulca v Sloveniji bi lahko določili: • njegove evolucijsko pomembne enote • enote upravljanja • Populacijsko genetska analiza bi omogočala ugotoviti: • katere populacije sulca so sposobne samoobnavljanja • obstoj katerih temelji na vlaganju ribogojniško vzrejenih rib

16. Verjamemo, da je genetskaanalizasulca v Slovenijinujno potrebna. Le na takbomogočedoločitinajprimernejšesmerniceza zaščito in ohranitev te vrste.

17. Nahaja se v mitohondriju (prisotna v jajčecu, v spermijih je ni) Dedovanje po ženski liniji Filogenetske analize Filogeografske študije Neprimerna za hibridizacijske študije Nahaja se v jedrni DNA ( celično jedro) Ponavljajoči nukleotidni motivi Število motivov se razlikuje med aleli Dedovanje po obeh starših Razlikovanje med populacijami Razlikovanje med posameznimi osebki Določanje genetskih deležev pri križancih MIKROSATELIT Mikrosatelitna DNA Mitohondrijska in mikrosatelitna DNA (dva ločena genetska sistema v isti celici) Mitohondrijska DNA OBIČAJNA DNA CA 3x CA 5x