Selekční postupy ve šlechtění rostlin I. – teoretické základy

Prezentace na téma: "Selekční postupy ve šlechtění rostlin I. – teoretické základy"— Transkript prezentace:

1 Selekční postupy ve šlechtění rostlin I. – teoretické základy
Typy výběrů, metody selekce, heritabilita, genetické markery, Marker Assisted Selection

2 Předpoklady úspěchu ve šlechtění
Zkušenosti a trpělivost šlechtitele Vhodný šlechtitelský systém Konkrétní splnitelný šlechtitelský cíl Výběr vhodných genetických zdrojů Výběr vhodné metody navození variability Výchozí šlechtitelský materiál Selekční systém ODRŮDA

3 proces usměrňující evoluci druhu
Selekce (výběr) proces usměrňující evoluci druhu Základ šlechtitelských systémů

4 Selekce: členění Z pohledu původce výběru: Z pohledu účinnosti:
Přirozená Umělá Z pohledu účinnosti: Úplná: 1 Neúplná (0,01 – 0,99)

5 Umělá selekce Pozitivní x negativní Individuální x hromadná
Dominantní znak x recesivní znak Kvalitativní znak x kvantitativní znak

6 Metody selekce Selekce směrová X
Pozitivní – novošlechtění (samosprašné cizosprašné, vegetativně množené) Negativní – negativní výběry (nástroj u.š. samosprašných a klonů) X

7 Metody selekce Selekce stabilizační Udržovací šlechtění

8 Metody selekce Disruptivní selekce

9 Selekce a heritabilita
Dostatečná dědivost znaku = základ úspěšné selekce Odvození heritability: Z analýzy geneticky uniformních souborů rostlin Hybridologické studie (F1 a F2 generace) Výsledky regresní analýzy Výsledek ANOVy

10 Selekční indexy Měří hodnotu jedince jako celku
(úroveň všech znaků současně) Umožňují optimalizovat selekci na více znaků současně Kompromisní přístup k selekci v důsledku negativních korelací sledovaných znaků

11 Selekční indexy Výpočet vychází z: I = a.A´ + b.B´ + c.C´…
Heritabilita Ekonomická hodnota znaku Standardizovaná hodnota znaku I = a.A´ + b.B´ + c.C´…

12 Selekce a genetické markery
Genetické markery: jednoduše detekovatelné geny signalizující přítomnost některé mnohem komplexněji založené vlastnosti detekovatelné až v pozdější fázi vývoje. Skvrna na palistu

13 Marker assisted selection - MAS
Definice: Selekční postupy využívající systém genetických markerů Cíle: Zvýšení efektivity selekčního procesu Včasná detekce požadované vlastnosti Eliminace negativního vlivu vnějšího prostředí

14 Genetické markery Rozdělení: Anatomicko morfologické Fyziologické
Biochemicko genetické

15 Anatomicko morfologické markery
Morfologické znaky nepřímo signalizující skrytou kvalitu

16 Fyziologické markery Požadovaná vlastnost je markerována existencí určité biochemické dráhy. rezistence k antibiotikům rezistence k herbicidům

17 Biochemicko-genetické markery
Detekce sledované vlastnosti na molekulární úrovni Polymorfismus bílkovin Polymorfismus nukleových kyselin Předpokladem je zvládnutí metod elektroforetické separace

18 Bílkovinné markery Detekce vlastnosti na úrovni: Výhody:
Zásobní bílkoviny Izoenzymy Výhody: Přímý produkt realizace genetické informace Vysoce polymorfní (mnohotný alelismus) Kodominantní Dědí se v blocích Vysoká heritabilita

19 Zásobní bílkoviny Bílkoviny přítomné v zásobních orgánech a semenech rostlin (gliadiny, hordeiny, zeiny). Často signalizují vlastnosti spojené se zpracováním daného produktu. Elektroforeogram gliadinů pšenice, ve spektrech jsou patrné rozdíly - polymorfismy

20 Izoenzymy Bílkoviny s katalytickou funkcí patřící k určité skupině enzymů, ale lišící se aminokyselinovým složením nebo počtem domén Vysoce polymorfní Závislé na stádiu ontogeneze Náročné na provedení (vysoce citlivé)

21 Současné využití bílkovinných markerů
Na ústupu Šlechtění Analýza rodičů Predikce (pekařské) jakosti Detekce dodatečného štěpení uvnitř stabilních linií Kontrola a státní dozor Odrůdový fingerprinting (pšenice, ječmen, brambory) Kontrola čistoty produktů ke zpracování

22 Polymorfismus nukleových kyselin
Vychází z proměnlivosti molekul DNA Postihuje znak na úrovni genu Ontogenetická stálost Šetrnost a nedestruktivnost Vysoká citlivost Neovlivňovány vnějším prostředím Neomezená kapacita

23 Principy detekce polymorfismů
Metody založené na: Restrikční štěpení genomické DNA RFLP – délkový polymorfismus restrikčních fragmentů Amplifikace (klonování) fragmentů DNA PCR – polymerázová řetězová reakce

24 Využití DNA markerů Mapování genomu Detekce vlastnosti na úrovni genů
Kvalitativní znaky Kvantitativní vlastnosti (QTL) Selekční procesy (MAS)

25 RFLP Principy: Využívá: Restrikční štěpení genomické DNA
Přetisk fragmentů DNA (Southern blotting) Hybridizace fragmentů DNA a sondy Autoradiografie Využívá: Restrikční endonukleázy Radioaktivně značené sondy (radioizotop 32P)

26 PCR Princip: Základní kroky:
Syntéza požadovaných fragmentů DNA in vitro. Marker = fragment nebo soubor fragmentů DNA Princip: Existence termostabilních DNA polymeráz Denaturace a reasociace DNA Komplementarita bází Základní kroky: Denaturace – rozvláknění molekuly DNA Annealing – přisedání primerů k templátu Extenze – prodlužování primerů DNA polymerázou

27 Přírůstek množství fragmentů charakterizuje vztah 2n
PCR – teplotní schéma denaturace annealing extenze Přírůstek množství fragmentů charakterizuje vztah 2n

28 Kodominantní PCR markery
Umožňují odlišit genotypy Detekce bodových mutací genů Význam: Identifikace homozygotů Genotypování populací při mnohotném alelismu (detekce složení populace)

29 Kodominantní PCR markery
Detekce alelické sestavy genů barvy slupky plodů jabloně (Malus x domestica)

30 Kodominantní markery Detekce alelické sestavy genu Vf , řídícího odolnost jabloně (Malus x domestica) k napadení strupovitostí (Venturia inaequalis)

31 Dominantní PCR markery
Markery asociované se sledovanou vlastností (genem) Nemohou odhalit genotypovou konstituci jedince Často jsou součástí sledovaného genu

32 Dominantní markery Identifikace alel gametofytické inkompatibility jabloně (Malus x domestica)