Populační genetika a fylogeneze jedle bělokoré analyzována pomocí izoenzymových genových markerů a variability mtdna

Transkript

1 Mendelova genetika v příkladech Populační genetika a fylogeneze jedle bělokoré analyzována pomocí izoenzymových genových markerů a variability mtdna Roman Longauer, Ústav zakládání a pěstění lesů, MENDELU Brno Dušan Gömöry, Katedra fytológie, Lesnícka fakulta Technickej univerzity vo Zvolene, Slovensko Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a Státním rozpočtem ČR InoBio CZ.1.07/2.2.00/

2 Cíle: Analyzovat genetickou diverzitu Abies alba ve východní části jejího přirozeného areálu pomocí (I) izoenzymových genetických markerů - biparentálně děděných kodominantních markerů jádrové DNA a (II) markeru maternálně děděné alely mitochondriální DNA. (III) Výsledky využít v klasifikaci a rajonizaci genofondu jedle bělokoré

3 Populační vzorky 92 populací, jeden populační vzorek tvořen 50+ jedinci. Každá provenienční oblast zastoupena 3 a více populačními vzorky. Frekvence alel, při které se přítomnost nebo absence zřídkavé alely potvrzuje s 95% pravděpodobností, je při 0.5% ve většine provenienčních oblastí.

4 Izoenzymové markery: 17 lokusů enzymů primárního a sekundárního metabolizmu. 13 lokusů polymorfních v celém areálu jedle, 4 jen v některých oblastech. Genetickou variabilitu sme hodnotili podílem polymorfních lokusů, alelickými frekvencemi, počty alel na lokus, očekávanou a pozorovanou heterozygotností. Genetická diferenciace se hodnotila genetickými vzdálenostmi mezi populacemi podle Neie (1983). Enzyme system E.C. code Loci surveyed Aconitase Glutamate dehydrogenase Glutamate-oxalacetate transaminase Isocitrate dehydrogenase Leucine aminopeptidase Malate dehydrogenase Menadion reductase NADH-dehydrogenase Peroxidase Phosphoglucoso-isomerase 6-Phophogluconate dehydrogenase Shikimate dehydrogenase ACO GDH GOT-A,-B,-C IDH-B LAP-A (AP-A) MDH-A MNR-B NDH-A PER-B,-C PGI-A,-B 6PGD-A,-B SKD-A,-B Marker mtdna se dvěma konzervativními varianty byl použit pro identifikaci kontaktních zón postglaciálních migračních cest jedle bělokoré. Je označen nad5-4, nakolik se nachází ve 4. intronu 5. podjenotky genu mt NAD dehydrogenáze.

5 Klinální (plynule se měnící) variabilita distribuce jedné nebo více alel nalezena v 8 ze 17 izoenzymových lokusů: ACO-A, GOT-C, IDH-B, LAP-A, PER-C, 6-PGD-A, -B. Alela IDH-B 2

6 Klinální geografická variabilita alely 6PGD-A2

7 Klinální geografická variabilita alely PER-C1

8 Klinální geografická variabilita alely ACO-A2

9 Klinální geografická variabilita alely LAP- A1

10 Průměrný počet alel na lokus v provenienčních oblastech jedle v Českém masivu a Karpatském oblouku

11 Genetická diverzita jedle měřená očekávanou heterozygotností (1 - Σ a i2 ) klesá od jihu (glaciálních refugií) směrem na sever H E < H E < H E < H E < H E > 0.180

12 Průměrná heterozygotnost jedle bělokoré. Nižší heterozygotnost ve střední Evropě koresponduje s historickým výskytem a intenzitou jejího chřádnutí.

13 Genetická podobnost populací jedle znázorněna v projekce prvních 3 os analýzy základních koordinát (PCoA) Neiových genetických vzdáleností mezi populacemi

14 Klasifikace populačních vzorků jedle do homogenních skupin jedle pomocí Bayesovské analyzy alelických frekvencí dle Corandera et al. 2002

15 Alely přítomné nebo chybějící v některých částech areálu jedle (nazývají se Area-specific Alleles nebo privátní alely ) = četnost alely > 0,5% = četnost alely < 0.5%.

16 Rámcová distribuce haplotypů mtdna v přirozeném areálu jedle bělokoré (Liepelt et al 2002) Liepelt et al. (2002)

17 Distribuce haplotypů mtdna v oblastech překryvu migračních cest jedle v ukrajinských Karpatech (Gömöry et al. 2005)

18 Distribuce haplotypů mtdna v oblastech překryvu migračních cest jedle na západním Balkánu (Gömöry a kol. 2005)

19 Závěry: (I) Spojitá /klinální/ proměnlivost v izoenzymových lokusech jádrové DNA jedle v Hercynské oblasti, Západních Karpatech, Východních a Jižních Karpatech. (II) Privátní izoenzymové alely umožňují rozlišit genofondy populací jedle s odlišnou fylogenezí: Západní Alpy, Střední Evropa, Východní a Jižní Karpaty, Jižní Balkán, Kalábrie. (III) Pomocí MT marker nad5-4 jsme zjistili úzkou /a tedy mladou/ kontaktní zónu postglaciálních migračních cest v Karpatech v kontrastu s rozsáhlou zónou překryvu na západním Balkánu. (IV) Vysvětlení spojité (klinální) proměnlivosti většiny izoenzymových lokusů v částech areálu jedle s odlišnou fylogenezí: /1: Migrace prostřednictvím vitálního pylu na velké vzdálenosti /2: Adaptivní variabilita v izoenzymových genových lokusech.

20 Klasifikace populačních vzorků jedle do homogenních skupin jedle pomocí Bayesovské analyzy alelických frekvencí dle Corandera et al. 2002