Genetika vzácných druhů
Publikace Frankham et al. (2003) Introduction to conservation genetics Časopis Conservation genetics, založeno 2000 (máme online)
Objekt studia Genetická diversita Rozložení genetické diversity Určující faktory pro vitalitu populací a jejich dlouhodobé přežití Interakce s demografickou a environmentální stochasticitou
Míry genetické diversity Genetický markery Dominantní vs. kodominantní markery kytka 1 kytka 2 kytka 3 lokus Alela
Míry genetické diversity Polymorfismus - % polymorfních lokusů Alelická diversita průměrný počet alel na lokus Heterozygocyta průměrný počet heterozygotních lokusů Genetická diversita počet unikátních genotypů
Typy genetické diversity Geny Proteiny Kvantitativní genetická variabilita = kvantitativní znaky (nejlepší míra evolučního potenciálu druhu)
Význam genetické diversity Evoluční potenciál druhu = schopnost adaptací změnám prostředí Fitness jedince
Genetická diversita a fitness z Meffe & Carrol 1994
Genetická diversita a fitness REED & FRANKHAM (2003)
Proč existuje závislost mezi genetickou diversitou a fitness
Geny inkompatibility Inkompatibilní systémy Young et al. 2000 Grassland daisy, Brachycome angustifolia
Geny inkompatibility Young et al. 2000 Grassland daisy, Brachycome angustifolia
Resistence populace
Co určuje genetickou variabilitu? Historická a současná populační velikost Rozmnožovací systém Míra selekce Mutační rychlost Rychlost imigrace a emigrace
Co určuje genetickou variabilitu? Historická a současná populační velikost Rozmnožovací systém Míra selekce Mutační rychlost Rychlost imigrace a emigrace
Genetická diversita a velikost populace Positivní závislost Mnoho příkladů
Genetická diversita Sun (1996) Spiranthes sinensis & S. hongkongensis
Billington 1999, Halocharpus jehličnan
Genetická diversita Možný důsledek vztahu population size a fitness Arnica montana Luijten 2000
Proč existuje závislost velikosti populace a genetické diversity? Genetické procesy v malých populacích
Malé populace Stochastické efekty genetický drift Inbreeding
Genetický drift
Genetický drift Ztráta genetické diversity v důsledku náhody
Variabilita ve výskytu alely Falconer & Mackay 1996 Flour beetle
Důsledky genetického driftu Náhodné změny poměru alel Náhodná ztráta alel Fixace alel Diversifikace populací Bottleneck = efekt hrdla láhve
Pravděpodobnost ztráty alely = (1-p) 2N Funkce frekvence alely a velikosti populace
Frekvence alel v populaci
Bottleneck Velká redukce velikosti populace Ztráta genetické diversity
Ztráta alel Drosophila England, 1977
Skutečná redukce velikosti populace u různých druhů
Vztah selekce a driftu
Vztah selekce a driftu Drosophilla Velikost populace 10,40 Intenzita selekce 10%, 40% - v obr. prehozeno Jones et al. 1968
Inbreeding
Inbreeding Produkce potomků křížením příbuzných jedinců Míra inbreedingu inbreeding coefficient, míra blízkosti příbuzných Pravděpodobnost, že 2 alely v lokusu jsou ze stejné linie
Inbreeding
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
Inbreeding závisí na velikosti populace
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
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
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
Rychlost inbreedingu Simulace Frankham et al. 2003
Inbreeding depression Snížení vitality v důsledku inbreedingu Projev recesivních letálních alel Ztráta genetické variability snížení heterozygocyty
Fitness a inbreeding
Inbreeding u rostlin
Inbreeding & extinkce
Predikce vývoje populace bez a s inbreedingem
Finsko, motýli Saccheri et al. 1998
Savci v zajetí Rallas & Ballou 1983
Golden lion tamarin, Dietz et al. 2000
Studium inbreeding depression Umělá křížení mezi příbuznými Heterózní efekt křížení nepříbuzných
Míry inbreeding depression Rozdíl v chování inbredních a outbredních jedinců = 1-(fitness inbred/ fitness outbred) Lethal equivalents
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
Vliv v hlavně v nepříznivých podmínkách Dudash 1990, Sabatia angularis, Gentianaceae
Variabilita inbreeding depression Velikost vrhu Variabilita ve vlivu inbreedingu mezi poddruhy a populacemi u myši (Lacy et al. 1996)
Vztah genetických a demografických procesů
Extinction vortex (Extinkční vír) Vzájemné působení demografických výkyvů, vlivů prostředí a genetické diversity
Berger 1990, bighorn sheep
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