Populační genetika rostlin

Sylabus

1) Obsah a historie populační genetiky: moderní populační/evoluční genetika, základní pojmy populační genetiky (Mendelovská populace, genový fond, polymorfismus na úrovni morfologické, cytologické, biochemické). Genetické markery, alozymy, alozymový polymorphismus v populacích, aplikace alozymů.

2) Genetická variabilita v populacích I.: genetické markery, alozymy, genom jako zdroj markerů, výhody a nevýhody jednotlivých molekulárních markerů, kodominantní markery - PCR-RFLP, VNTR, polymorfismus délky DNA fragmentů, aplikace kodominantních markerů.

3) Genetická variabilita v populacích II.: dominantní markery - RAPD, AFLP, ISSR. DNA sekvenování, SNP, využití dominantních markerů a DNA sekvenčních dat.

4) Organizace genetické variability: modely v genetice populací, náhodné oplození, Hardyho-Weinbergova rovnováha a její aplikace, testování shody s HWE, vazbová nerovnováha, rekombinace a jejich vliv na genetický polymorfismus.

5) Mutace: zdroj genetické variability, model mutace a jeho dopad na genetickou variabilitu populace, neutrální teorie molekulární evoluce. Nenáhodné oplozování: genotypové četnosti při inbreedingu, koeficient inbreedingu, vlivy inbreedingu, výpočet inbreedingu z rodokmenů, podstata a důsledky výběrového křížení, reprodukční systémy rostlin a jejich vliv na míru inbreedingu, odhad rozmnožovacího systému s genetických dat.

6) Populační struktura: základní model, redukce heterozygotnosti v důsledku rozdělení populace, průměrná heterozygotnost, Wrightovy F statistiky, genetická a geografická vzdálenost, další měřítka populační struktury (Gst, Rst, Theta). Vliv různých rozmnožovacích systémů rostlin na populačně-genetickou strukturu populací. Genový tok: základní modely, odhadování genového toku a Fst ze skutečných dat, Wahlundův efekt, omezení genetické divergence v důsledku migrace, migračně-selekční rovnováha. Hybridizace - důsledky hybridizace, introgrese, detekce hybridizace pomocí nástrojů molekulární biologie.

7) Malé populace: náhodný posun (drift) genů, důsledky náhodného genového posunu, úrovně struktury populací, zvýšení fixačního indexu náhodným genovým posunem, efektivní velikost populace, drift kontinuální, nárazový (bottleneck) a vliv zakladatele, genetická divergence mezi populacemi, účinnost genového posunu.

8) Přírodní výběr: Darwinovská fitness a adaptace, klasifikace a modely, výběr u diploidních organismů, selekce proti recesivní alele, selekce proti dominantní alele, selekce proti homozygotům, balancovaný polymorfismus, stabilizující selekce, disruptivní selekce, rovnováha mezi mutací a výběrem.

9) Polyploidie: frekvence výskytu polyploidů a jejich distribuce v přírodě, auto- a allopolyploidie, disomická vs. polysomická dědičnost, analýza populační struktury polyploidů, vliv inbreedingu na polyploidy, polyploidie a apomixie, genový tok mezi diploidy a polyploidy, polyhaploidie.

10) Molekulární evoluce: statistika z DNA alignmentů, neutrální teorie molekulární evoluce, molekulární hodiny, koalescentní teorie, polymorfismus a divergence v nukleotidových sekvencích, mitochondriální a chloroplastová DNA evoluce.

11) Molekulární fylogeneze: základní pojmy, topologie a typy fylogenetických stromů, metoda maximální úspornosti, metoda maximální pravděpodobnosti, bayesovská analýza, distanční metody, hledání optimálních stromů a stanovení jejich spolehlivosti.

12) Ochranářská genetika: genetický management fragmentovaných populací, vliv migrace, inbreedingu, malé velikosti populace a rozmnožovacího systému, evolučně významné jednotky (ESU), introgrese a hybridizace, management druhů s různými způsoby rozmnožování.

Anotace

Cílem kurzu je zvládnout základní principy a využití populační genetiky rostlin. Detailně budou diskutovány procesy významně ovlivňující změnu v alelových frekvencích jako jsou selekce, genetický drift, mutace a genový tok.

Dále budou podrobněji diskutovány témata jako populačně genetická struktura, polyploidie, molekulární evoluce a fylogeneze.