Genetické markery ve šlechtění rostlin

Prezentace na téma: "Genetické markery ve šlechtění rostlin"— Transkript prezentace:

1 Genetické markery ve šlechtění rostlin
Metody, možnosti, aktuální využívání

2 Genetický marker Ontogeneticky raná a snadno vyhodnotitelná vlastnost, která je geneticky vázána s geny řídícími vlastnosti obtížně detekovatelné nebo fenotypově detekovatelné v pozdním stádiu ontogeneze Sledovaný gen Markerující gen < 50 cM

3 Úrovně hodnocení genetických markerů
DNA Sledovaný gen Markerující gen Biochemie Protein A Protein B Proteiny Fyziologie Morfologie Fenotyp A Fenotyp B

4 Morfologické Markery Vlastnosti: Příklady: Nízký stupeň polymorfismu
Geny velkého účinku Snadná ztráta funkčnosti v důsledku rekombinací Omezené možnosti použití Příklady: Detekce dihaploidů bramboru v potomstvech po křížení se Solanum phureja dle fialové skvrny na semeni Fialová barva květu bobu – hořkost semen Rozměry průduchových buněk a počty chloroplastů v nich Identifikace otcovského genotypu na základě barvy endospermu kukuřice

5 Detekce dihaploidů bramboru
Dihaploidizace křížením Dochází k eliminaci genomu otce S. tuberosum (4n) x Solanum phureja (2n) Potomstvo: 4n (kříženec) – fialová skvrna na semeni (fialové embryo) nebo fialový klíčenec 2n (dihaploid) – semena bez skvrny nebo zelený klíčenec

6 Efekt triploidního endospermu
Antokyanizace endospermu kukuřice dominantní nad žlutou Možnost určení paternity potomstva Žlutosemenná linie x antokyanizovaná - Endosperm semene – barevný Žlutosemenná x žlutosemenná - Endosperm žlutý

7 Triploidní endosperm kukuřice

8 Biochemické markery Vlastnosti Úrovně hdnocení
Vysoký stupeň polymorfizmu Potenciál markerovat velmi složitě řízené a polygenní vlastnosti Eliminují vliv vnějšího prostředí Náročně detekovatelné – sofistikované Značný rozsah metod jejich detekce Úrovně hdnocení Polymorfismus bílkovin Polymorfismus nukleových kyselin

9 Bílkovinné markery Bílkoviny Typy markerů:
Expresní produkty genu nebo několika genů Jsou důkazem přítomnosti hledaného genu, jejich variabilita odráží variabilitu genů, které ji kódují Vykazují kodominanci Typy markerů: Izoenzymy a stavební bílkoviny Zásobní bílkoviny obilek (Hordeiny, zeiny, sekaliny, gluteniny pšenice)

10 Zymogram a jeho interpretace
Band: Zóna v elektroforeogramu Polymorfismus: Přítomnosti x absence bandu Intenzita bandu Pgi – fosfoglukosoisomeráza Adh – alkoholdehydrogenáza Amp – aminonenthináza Pdg – fosfoglukonátdehydrogenáza (dle Reyes et al. 2010)

11 Dendrogramy Možnou interpretací elekteroforeogramu jsou podobnostní stromy – dendrogramy Větvení v místě pravděpodobnosti shody Jsou generované na základě podobnostních koeficientů

12 Zásobní bílkoviny obilnin
Markerují Sladovnickou kvalitu ječmenů Pekařskou kvalitu pšenice Odolnost k chorobám Gluteniny pšenice Podjednotky 5+10 zlepšující pekařskou kvalitu Podjednotky 7+9 a zhoršují pekařskou kvalitu

13 Markery na úrovni nukleových kys.
DNA markery Detekují konkrétní geny nebo konkrétní obsah chromozomálních lokusů ale umožňují i charakterizaci nekódujících oblastí Jsou ontogeneticky stálé Mají vysoký stupeň polymorfismu Mohou být dominantního nebo kodominantního charakteru Bohatá metodologie studia a detekce polymorfismu

14 Markery na úrovni nukleových kys.
Markery na úrovni RNA Detekují sílu exprese určitého genu Ontogeneticky nestálé Závislé na podmínkách vnějšího prostředí Komplikovaná metodologie Extrakce RNA je komplikovaná činnost RNáz založená na kvantitativní polymerázové řetězové reakci

15 RealTime pcr

16 Metodologie detekce DNA markerů
Odběr vzorků pro extrakci DNA (100mg čerstvé hmoty nebo 50mg lyofilizátu) Extrakce DNA pomocí izolační soupravy Detekce polymorfismů RFLP (délkový polymorfismus restrikčních fragmentů) PCR (polymerázová řetězová reakce) Standardní PCR CAPS (PCR-RFLP) Sekvenace DNA a detekce sekvenčních polymorfismů SSR – Polymorfismus mikrosatelitní DNA AFLP – délkový polymorfismus amplifikovaných fragmentů DNA RAPD – Náhodný polymorfismus amplifikované DNA Microarrays – detekce polymorfismů na chipech

17 Hledání zajímavých polymorfismů
AFLP Tvorba mapovací populace Charakterizace rodičů a potomků pomocí AFLP Hledání polymorfismů v potomstvech a jejich asociace s vlastnostmi potomků a rodičů

18 Využití markerů ve šlechtění rostlin
Možnosti využití markerů Charakterizace genofondu v genových bankách Markery asistovaná selekce Detekce genů (majorgeny a QTL) Detekce podílu nekulturního genofondu při vzdálené hybridizaci Kontrola výsledku křížení - hybridnosti Detekce mutací Detekce napadení patogenem Kontrola uniformity a stability odrůdy Kontrola odrůdové pravosti