Bi0999 Molekulární ekologie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2015
Rozsah
2/0. 2 kr. (plus ukončení). Ukončení: zk.
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 11:00–12:50 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 - podzimní semestr, ideálně 4. ročník) + Mechanismy mikroevoluce (nový předmět - podzimní semestr, ideálně 4. ročník)
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
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").
Osnova
  • 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. (JB)
  • 2. Rekonstrukce fylogeneze - Základní fylogenetické principy a programy pro analýzu DNA sekvencí. Likelihood, Bayesiánské metody, koalescenční přístup. (MM)
  • 3. Rekonstrukce fylogeneze - ekologické analýzy s využitím fylogenetické informace. Fylogenetické kontrasty a komparativní metody. (MM)
  • 4. Genetická identifikace. DNA barcoding a jeho problémy - kryptické druhy a hybridizace, identifikace jedince a pohlaví molekulárními metodami, genetický fingerprinting, CHD geny u ptáků, chromosom Y u savců. (JB)
  • 5. Aplikace molekulárních metod v behaviorální ekologii. DNA barcoding při analýzách potravy. Analýzy příbuzenských vztahů a párovacích systémů, jednoduché vyloučení, categorical x fractional likelihood, přehled dostupných programů. Určení otce, matky nebo obou dvou. Minimální počet rodičů vrhu nebo snůšky. Vzdálenější příbuznost. Genetická identifikace disperze a migrace, sex-biased dispersal, assignment test. (JB)
  • 6. Populační genetika: studium genetické diverzity. Důsledky Hardy-Weinbergova pravidla, změny alelických frekvencí (mutace, migrace, selekce, efektivní velikost populace, genetický drift). (AK)
  • 7. Populační genetika: analýza populační struktury. Wahlundův princip, F-statistiky, AMOVA, Bayesiánské shlukování v programu STRUCTURE. (AK)
  • 8. Prostorová genetika. Isolation by distance, Bayesiánské prostorové klastrování - příklady s využitím dostupných programů (Geneland, BAPs). Invazní genetika (AK).
  • 9. Rekonstrukce populační historie - změny efektivní velikosti populace (bottleneck, expanze), detekce "admixture", atd. ABC přístup. (AK)
  • 10. Fylogeografie: genetická historie rozšíření druhu. Výhody mitochondriální DNA a její alternativy (Y chromosom), refugia a kolonizační cesty, genetický drift vs. tok genů, fylogeografie a koevoluce. (MM)
  • 11. Hybridizace v přírodě, hybridní zóny. Konstrukce kliny, selekce proti hybridům, rozdíly v introgresi různých částí genomu. (MM)
  • 12. Ochranářská genetika. Neinvazivní genetické metody, probability of identity, bottleneck, důsledky fragmentace populací, evolučně-signifikantní jednotky, inbreeding, "genetic rescue", lokální adaptace, inbrední a outbrední deprese. (JB)
  • 13. 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, využití -omics metod v ekologii, "gene ontology". (JB)
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.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2016, jaro 2017, podzim 2017, podzim 2018, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.