PřF:Bi0999 Molekulární ekologie - Informace o předmětu

Bi0999 Molekulární ekologie

Rozsah

2/0/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
Vyučováno kontaktně

Vyučující

prof. Mgr. et Mgr. Josef Bryja, Ph.D. (přednášející)
Mgr. Adam Konečný, Ph.D. (přednášející)
prof. RNDr. Miloš Macholán, CSc. (přednášející)

Garance

prof. Mgr. et Mgr. Josef Bryja, Ph.D.
Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: prof. Mgr. et Mgr. Josef Bryja, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta

Rozvrh

Čt 8:00–9:50 D31/238

Předpoklady

( Bi1030 Fylog. a diver. bezobratlých && Bi2090 Fylog. a diver. obratlovců && Bi3060 Obecná genetika && Bi4010 Základy molekulární biologie && Bi7900 Genetické metody v zoologii && Bi7150 Mechanismy mikroevoluce ) || SOUHLAS
Prerekvizity: Bi7900 (Genetické metody v zoologii - jarní semestr, ideálně 4. ročník) + Bi7150 (Mechanismy mikroevoluce - jarní semestr, ideálně 4. ročník)

Omezení zápisu do předmětu

Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.

Mateřské obory/plány

• Biosystematika rostlin (program PřF, N-BOT)
• Zoologie (program PřF, N-ZOL)

Cíle předmětu

Molekulární ekologie je relativně nedávno vzniklý obor, který se snaží řešit ekologické problémy na základě dat, které byly získány molekulárně-genetickými přístupy. Přestože má takto vymezená disciplína zdánlivě nejasné hranice, tvoří řešená problematika překvapivě kompaktní celek. Množství vědeckých článků věnujících se molekulární ekologii roste geometrickou řadou, existuje specializovaný velmi kvalitní časopis a již vyšly i první učebnice.
Hlavním cílem přednášky je seznámit studenty s možnostmi tohoto oboru; speciální pozornost pak bude věnována interpretaci výsledků získaných genetickými metodami. V přednáškách se předpokládá, že studenti již znají principy používaných laboratorních technik (prerekvizita "Genetické metody v zoologii") a mají rovněž základní znalosti o evolučních populačně-genetických mechanismech (prerekvizita "Mechanismy mikroevoluce").

Výstupy z učení

Student bude po absolvování předmětu schopen prakticky aplikovat genetické přístupy k řešení otázek týkajících se evoluční biologie, populační a ochranářské genetiky, případně delimitace druhů.

Osnova

• Blok 1: Využití genetických identifikací v zoologii (Josef Bryja) 1. Úvod. Co je a co není molekulární ekologie? Vymezení oboru, překryv s jinými obory, stručná historie. Genetická variabilita v přírodních populacích, hlavní používané terénní a laboratorní metody. Sběr a uchování vzorků, metody zjišťování genetického polymorfismu u volně žijících živočichů, genetické markery. 2. Druhové koncepty, DNA barcoding – výhody a problémy, využití při analýzách eDNA. 3. Genetická identifikace jedince a pohlaví molekulárními metodami, genetický fingerprinting, genetické chiméry, CHD geny u ptáků, chromosom Y u savců. Aplikace molekulárních metod v behaviorální ekologii: Analýzy příbuzenských vztahů a párovacích systémů. Určení otce, matky nebo obou. Vzdálenější příbuznost, sociální systémy. Blok 2: Fylogenetika, fylogeografie, koalescence, hybridizace (Miloš Macholán, Ondřej Mikula) 4. Rekonstrukce fylogeneze I: Základní fylogenetické principy a metody analýzy DNA sekvencí. Princip parsimonie, evoluční modely a jejich výběr, metody založené na distancích. 5. Rekonstrukce fylogeneze II: Maximální věrohodnost, bayesiánské metody, program BEAST jako příklad. Fylogenetické kontrasty a komparativní metody. 6. Fylogeografie: teorie koalescence a její využití při inferenci evolučních parametrů a populačních událostí, mitochondriální DNA: výhody a problémy, její alternativy (Y chromozom), refugia a kolonizační cesty, genetický drift vs. tok genů, fylogeografie a koevoluce. 7. Druhy jako jednotky biologické diverzity. Statistická delimitace druhových hranic, jedno- a více-lokusové metody. Genealogická odlišnost druhů: nesoulad genových stromů, hluboká koalescence a vícedruhový koalescenční model. 8. Hybridizace v přírodě, hybridní zóny. Konstrukce klin, selekce proti hybridům, rozdíly v introgresi různých částí genomu. Blok 3: Populační genetika v zoologii (Adam Konečný) 9. Populační genetika: studium genetické diverzity. Důsledky Hardy-Weinbergova pravidla, změny alelických frekvencí (mutace, migrace, selekce, efektivní velikost populace, genetický drift). 10. Populační genetika: analýza populační struktury. Wahlundův princip, F-statistiky, AMOVA. 11. Bayesiánská analýza populační struktury (program STRUCURE). Prostorová genetika. Isolation by distance. 12. Invazní genetika. Modelování historie populací – ABC přístup. Blok 4: Ochranářská genetika, funkční geny a adaptace (Josef Bryja) 13. Ochranářská genetika. Neinvazivní genetické metody, probability of identity, bottleneck, důsledky fragmentace populací, evolučně-signifikantní jednotky, inbreeding, "genetic rescue", lokální adaptace, inbrední a outbrední deprese. 14. Geny a jejich biologická funkce - příklady funkčních genů a jejich význam v ekologii. Adaptivní variabilita, imunogenetika, geny a komunikace, detekce selekce na molekulární a populační úrovni, transkriptomika v ekologii, "gene ontology".

Literatura

• HARTL, Daniel L. a Andrew G. CLARK. Principles of population genetics. 4th ed. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates, 2007, xv, 652. ISBN 9780878933082. info
• FREELAND, Joanna. Molecular ecology. Chichester: John Wiley & Sons, 2005, x, 388. ISBN 0470090626. info
• BEEBEE, Trevor J. C. a Graham ROWE. An introduction to molecular ecology. 1st pub. New York: Oxford University Press, 2004, xxii, 346. ISBN 0199248575. info
• AVISE, John C. Phylogeography : the history and formation of species. Cambridge, Mass.: Harvard University Press, 2001, viii, 447. ISBN 0674666380. info
• HARTL, Daniel L. A primer of population genetics. 3rd ed. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates, 2000, xvii, 221. ISBN 0878933042. info

Výukové metody

Přednášky, diskuze nad specifickými problémy, domácí příprava a prezentace studentů.

Metody hodnocení

Přednášky, diskuze v hodině, prezentace přednášek. Ústní zkouška.

Další komentáře

Studijní materiály
Předmět je vyučován každoročně.

• Statistika zápisu (nejnovější)
  
• Permalink: https://is.muni.cz/predmet/sci/podzim2024/Bi0999