Polyploidie, speciace a jiné deviace přírody.

Prezentace na téma: "Polyploidie, speciace a jiné deviace přírody."— Transkript prezentace:

1 Polyploidie, speciace a jiné deviace přírody

2 Dva typy polyploidie Autopolyploidie Allopolyploidie

3

4

5 Polyploidie …. Speciace pomocí jedné genetické události
Vzácná u živočichů Častá u rostlin Křížení dvou různých druhů bez polyploidní události - sterilní potomstvo

6 Liger = Lion (male) + Tiger (female)
Panthera leo × Panthera tigris

7 Liger Největší kočkovitá šelma na světě Nadměrná velikost:
-hormonální teorie (permanentní puberta) -rozkolísaný imprinting Liger Herkules (Florida) váží přes 400kg Jenom samičky jsou fertilní

8 Haldaneovo pravidlo Když je u hybridů sterilní jedno pohlaví bývá to pohlaví heterogametické

9 Haldaneovo pravidlo Vysvětlení
Teorie dominance: heterogamentní hybridi jsou ovlivněni jak dominantními tak recesivními alelami na chromozomu X, homogametní jenom dominantními Samčí geny se vyvíjejí rychleji

10 Tigon = Tiger (male) +Lion (female)

11 Tigon Váha 180 kg Samice tigona Rudharni (Alipore zoo, Indie) křížena se lvem – mláďata li-tigon

12 Tympanoctomys barrerae Red Vizcacha Rat - osmák pouštní unikátní polyploidie u savců
tetraploid Původně se předpokládalo, že je to autopolyploid

13 osmák pouštní NOR u diploidního příbuzného a u osmáka

14 osmák pouštní meiosa a karyotyp

15 Kolchicin blokuje segregaci chromozomů
colchicine

16 Je člověk oktoploid? Ohno Holland et. al. Furlong and Holland

17 Polyploidie a evoluce Rozkolísání genomu podle teorie zamrzlé
evoluce (Flegr) versus Evoluce genovou (genomovou) duplikací (Ohno)

18

19

20 Počet chromozomů u rostlin

21

22 Amphidiploidie

23 Diploidní a tetraploidní vinná réva

24 Karpechenko 1928 Ruský rostlinný genetik křížil zelí (n=9) a ředkev (n=9) Fertilita potomstva dosažena náhodným zdvojením sady chromosomů (n=36) Kořen jako zelí nadzemní část jako ředkev

25 ke speciaci vede spíše allopolyploidie než autopolyploidie

26 Pšenice setá Dnes ztráta variability a tím i šlechtitelského potenciálu

27 Polyploidie v rámci diploidních organizmů
Endosperm (3n) Endoreplikace u bobovitých po napadení rhizobiem128n (6 kol endoreplikace) Fáze buněčného cyklu?

28 Pokud se zformuje allopolyploidní organismus může dojít k okamžité speciaci

29 Klíčové parametry v evoluci duplikovaných genů
Ks - počet synonymních (silent) nukleotidových substitucí Ka – počet ne-synonymních (změna aminokyseliny) nukleotidových substitucí Ka/Ks = 1 – neutrální evoluce Ka/Ks < 1 “purifying selection” AA změny představovaly negativní efekt Ka/Ks > 1 “positive selection” positivní selekce AA změn

30 Toto pravidlo se ukazuje býti spíše výjimkou z pravidla,
Susumo Ohno predikoval jako klíčový moment pro realizaci evoluce genovou duplikaci (prostřednictvím genové duplikace nebo polyploidizace) Toto pravidlo se ukazuje býti spíše výjimkou z pravidla, protože většina studovaných modelů vykazovalo spíše “purifying selection” Pravděpodobně hlavní silou evolučních změn bude změna regulace stávajících expresních sítí

31 V mnoha případech se formují polyploidi daného druhu ve vyšších nadmořských výškách a obecně v prostředí zvýšeného stresu Polyploidie komplikuje fylogenetické stromy existencí sítí spíše než větví

32 Konsekvence polyploidie
Zvětšené buňky Vyšší obsah vody Pomalejší vývoj Lepší schopnost odolávat patogenům Z výše uvedeného plyne, že polyploidní druhy jsou schopny rychle zaujmout ekologickou niku odlišnou od svých rodičů

33 Postzygotické bariery hybridů
Sterilita hybridů (např. CMS) Nejsou přizpůsobeni rodičovskému prostředí Neschopnost přivábit opylovače Chromozomální bariery

34 Změna regulace genomu u polyploidů

35 Základní funkce genomu?
exprese (proteiny, RNA, chromatin) údržba – replikace & opravy přenos do dalších generací restrukturalize a přirozené genové inženýrství

36 Přirozené genové inženýrství
Homologous recombination Non-homologous end-joining Site-specific recombination DNA transposons (large-scale rearrangements) Retrotransposons and reverse transcription (small-scale rearrangements) Polymerase errors

37 Genomové změny Ke genomovým změnám dochází během stresu podle zásady: “není co ztratit“ Kombinací funkčních jednotek se zvýší pravděpodobnost funkčního výsledku Cílené změny jsou lepší než náhodné

38 Co je druh? „Field of genetic recombination“ Paterson, 1985

39 Definice druhu ve světle “gene flow”

40 Rostliny versus živočichové
Přibližně 30% genů, jež se nachází u Arabidopsis a rýže neexistuje u živočichů