Genetika vzácných druhů zuzmun

Transkript

1 Genetika vzácných druhů

2 Publikace Frankham et al. (2003) Introduction to conservation genetics Časopis Conservation genetics, založeno 2000 (máme online)

3 Objekt studia Genetická diversita Rozložení genetické diversity Určující faktory pro vitalitu populací a jejich dlouhodobé přežití Interakce s demografickou a environmentální stochasticitou

4 Míry genetické diversity Genetický markery Dominantní vs. kodominantní markery kytka 1 kytka 2 kytka 3 lokus Alela

5 Míry genetické diversity Polymorfismus - % polymorfních lokusů Alelická diversita průměrný počet alel na lokus Heterozygocyta průměrný počet heterozygotních lokusů Genetická diversita počet unikátních genotypů

6 Typy genetické diversity Geny Proteiny Kvantitativní genetická variabilita = kvantitativní znaky (nejlepší míra evolučního potenciálu druhu)

7 Význam genetické diversity Evoluční potenciál druhu = schopnost adaptací změnám prostředí Fitness jedince

8 Genetická diversita a fitness z Meffe & Carrol 1994

9 Genetická diversita a fitness REED & FRANKHAM (2003)

10 Proč existuje závislost mezi genetickou diversitou a fitness

11 Geny inkompatibility Inkompatibilní systémy Young et al Grassland daisy, Brachycome angustifolia

12 Geny inkompatibility Young et al Grassland daisy, Brachycome angustifolia

13 Resistence populace

14 Co určuje genetickou variabilitu? Historická a současná populační velikost Rozmnožovací systém Míra selekce Mutační rychlost Rychlost imigrace a emigrace

15 Co určuje genetickou variabilitu? Historická a současná populační velikost Rozmnožovací systém Míra selekce Mutační rychlost Rychlost imigrace a emigrace

16 Genetická diversita a velikost populace Positivní závislost Mnoho příkladů

17 Genetická diversita Sun (1996) Spiranthes sinensis & S. hongkongensis

18 Billington 1999, Halocharpus jehličnan

19

20 Genetická diversita Možný důsledek vztahu population size a fitness Arnica montana Luijten 2000

21 Proč existuje závislost velikosti populace a genetické diversity? Genetické procesy v malých populacích

22 Malé populace Stochastické efekty genetický drift Inbreeding

23 Genetický drift

24 Genetický drift Ztráta genetické diversity v důsledku náhody

25 Variabilita ve výskytu alely Falconer & Mackay 1996 Flour beetle

26 Důsledky genetického driftu Náhodné změny poměru alel Náhodná ztráta alel Fixace alel Diversifikace populací Bottleneck = efekt hrdla láhve

27 Pravděpodobnost ztráty alely = (1-p) 2N Funkce frekvence alely a velikosti populace

28 Frekvence alel v populaci

29 Bottleneck Velká redukce velikosti populace Ztráta genetické diversity

30 Ztráta alel Drosophila England, 1977

31 Skutečná redukce velikosti populace u různých druhů

32 Vztah selekce a driftu

33 Vztah selekce a driftu Drosophilla Velikost populace 10,40 Intenzita selekce 10%, 40% - v obr. prehozeno Jones et al. 1968

34 Inbreeding

35 Inbreeding Produkce potomků křížením příbuzných jedinců Míra inbreedingu inbreeding coefficient, míra blízkosti příbuzných Pravděpodobnost, že 2 alely v lokusu jsou ze stejné linie

36 Inbreeding

37 Nepřímá míra inbreedingu Rozdíl očekávané a pozorované heterozygocyty: 1-(H obs /H exp ) Změna heterozygocyty v čase: 1-(H 0 /H t ) Změna heterozygocyty není nutně změnou genetické diversity

38 Inbreeding závisí na velikosti populace

39 Efektivní velikost populace Velikost ideální populace, která by ztratila genetickou variabilitu stejně rychle jako populace pozorovaná Efektivní velikost často menší než skutečná Závisí na pattern křížení

40 Rychlost inbreedingu Vztah k velikosti populace Efektivní velikost populace (N e ) počet jedinců kteří se zúčastní volného křížení Nárůst inbreedingu 1/(2 N e ) za generaci

41 Rychlost inbreedingu F t = 1-Π [1-1/(2 N ei ) ] Součin přes jednotlivé roky i Když se velikost mění mezi generacemi F = 1-(1-1/2N e ) t

42 Rychlost inbreedingu Simulace Frankham et al. 2003

43 Inbreeding depression Snížení vitality v důsledku inbreedingu Projev recesivních letálních alel Ztráta genetické variability snížení heterozygocyty

44 Fitness a inbreeding

45 Inbreeding u rostlin

46 Inbreeding & extinkce

47 Predikce vývoje populace bez a s inbreedingem

48 Finsko, motýli Saccheri et al. 1998

49 Savci v zajetí Rallas & Ballou 1983

50 Golden lion tamarin, Dietz et al. 2000

51 Studium inbreeding depression Umělá křížení mezi příbuznými Heterózní efekt křížení nepříbuzných

52 Míry inbreeding depression Rozdíl v chování inbredních a outbredních jedinců = 1-(fitness inbred/ fitness outbred) Lethal equivalents

53 Lethal equivalents ln (S) = - A - BF % přežívajících jedinců ln (% přežívajících outbrední populace) Míra inbreedingu Míra změny přežívání v závislosti na inbreedingu = lethal equivalents Okapi, de Bois et al. 1990

54 Vliv v hlavně v nepříznivých podmínkách Dudash 1990, Sabatia angularis, Gentianaceae

55 Variabilita inbreeding depression Velikost vrhu Variabilita ve vlivu inbreedingu mezi poddruhy a populacemi u myši (Lacy et al. 1996)

56 Vztah genetických a demografických procesů

57 Extinction vortex (Extinkční vír) Vzájemné působení demografických výkyvů, vlivů prostředí a genetické diversity

58 Berger 1990, bighorn sheep

59

60 F statistiky Fst = 1-(Hs/Ht) diferenciace populací Fis=1-(Hi/Hs) inbreeding koeficient Fit=1-(Hi/Ht) Ht=expected heterozygocity celková Hi=observed heterozygocity průměr přes populace Hs=expected heterozygocity průměr přes populace