„Wykorzystanie analiz DNA w celu identyfikacji osobniczej

Prezentacja na temat: "„Wykorzystanie analiz DNA w celu identyfikacji osobniczej"— Zapis prezentacji:

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 ♀ / ♂ ♂ ♀ + +/- - nDNA cpDNA mtDNA Drzewa iglaste
liściaste Polimorfizm + +/- -

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

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 analizy mikrosatelitów....
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 Wykorzystanie identyfikacji osobniczej
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

31 Identyfikacja populacyjna

32 Fagus sylvatica cpDNA PCR-RFLP

33 Fagus sylvatica cpDNA cpSSR

34

35

36 FAIROAK: Różnorodność cpDNA u dębów
8 gatunków dębów, 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 Ponad 230 naukowców
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 230 naukowców 1/04/ /03/2010

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

42 dziękuję za uwagę ...

43