Genetikai térképezés, gén azonosítás

Genetikai térképezés, gén azonosítás Mészáros Klára, Karsai Ildikó [email protected]

2012. október 3. Mészáros Klára

Növénynemesítés feladatai  Növénytermesztés hatékonyságának és a termésbiztonság növelése

 speciális termesztési rendszerek biztosítása (herbicid tolerancia)  biotikus stressz tolerancia növelése  környezeti adaptáció és abiotikus stressz tolerancia javítása. Víz (WUE) és nitrogén hasznosítás (NUE) javítása, fagyállóság és szárazságtűrés javítása  Funkcionális élelmiszer alapanyag előállítására alkalmas növényfajta

 Bioenergetikai célra alkalmas növények nemesítése Technológiai rendszerekre adaptált és/vagy nemesített fajták (gyógyszer alapanyag, oltóanyag) sejt fermentorokban

szántóföldi növénytermesztésben 2012. október 3. Mészáros Klára

Gén azonosítás Adott tulajdonság fenotípusos megnyilvánulásában meghatározó szerepet játszó genetikai

komponensek, szabályozó mechanizmusok, biokémiai folyamatok megértése.  diagnosztikai markerek, módszerek kidolgozása  természetes variabilitás tesztelése vad és termesztett fajtákon belül, valamint a rokon fajok csoportjában  hasznos gének, gén allélek beépítése a nemesítési alapanyagokba

marker szelekcióval egybekötött hagyományos keresztezések során gén transzformációs technikák alkalmazásával


Minőségi és mennyiségi tulajdonságok  Azok a tulajdonságokat amelyek mértékegységgel nem, vagy csak nehezen mérhetők, kialakulásuk kevéssé függ a környezet hatásától, minőségi tulajdonságoknak nevezzük. Megnyilvánulásukat egy vagy néhány gén határozza meg. Pl: betegség ellenállóság

 A mértékegységgel mérhető tulajdonságok, amelyek kialakulásában a környezet hatása jelentős szerepet játszik: mennyiségi tulajdonságok. Kifejeződésük általában sok gén kölcsönhatásának eredménye pl: termőképesség


Gén azonosítás főbb módszerei  Marker kapcsoltsági térképek Két szülős térképező populációk

Széles genetikai bázist képviselő fajtakör  Jelölt gén megközelítése  Genom pozíció függő stratégiák: pozicionális klónozás, deléciós vonalak  Összehasonlító genomikai stratégiák: modell növények  Mesterséges genetikai variáció (indukált mutációs populációk)  Gén csapdázás: T-DNS, transzpozon Gén expressziós mintázatok elemzése:  Differential Display

 DNS microarray, DNS chip 2012. október 3. Mészáros Klára

Gén azonosítás főbb módszerei  Marker kapcsoltsági térképek Két szülős térképező populációk Széles genetikai bázist képviselő fajtakör  Jelölt gén megközelítése  Genom pozíció függő stratégiák: pozicionális klónozás, deléciós vonalak  Összehasonlító genomikai stratégiák: modell növények  Mesterséges genetikai variáció (indukált mutációs populációk)

 Gén csapdázás: T-DNS, transzpozon Gén expressziós mintázatok elemzése:  Differential Display


Marker kapcsoltsági térképek Térképező populáció Molekuláris marker technikák Számítógépes térképező programok


Térképező populáció Két homozigóta szülő keresztezéséből származó utódok a térképező populáció, amelynek minden egyedéről meghatározható, hogy a szülőktől milyen kombinációt örökölt két vizsgált allélpárra, P vagy R típust. Ennek ismeretében a rekombináció gyakorisága meghatározható akár közvetlenül (r=R/P+R), akár LOD számítással. Ezt az r (rekombinaciós gyakoriság) értéket genetikai térképezésre használhatjuk.


Marker kapcsoltsági térképek  Térképező populáció  Keresztezési partnerek kiválasztása: távoli vagy speciális  Populáció típusa:  hasadó F2 populáció  homozigóta populációk (DH, RIL, SSD)  egyéb speciális populációk (NIL, egy kromoszómára rekombináns stb.)

 Populáció mérete DNS izolálás

markeres vizsgálatok

Genom szintű különbségek


Öntermékenyülő növények térképezési populációinak főbb típusai


Marker kapcsoltsági térképek  Genetikai markerek A genetikai markerek az vizsgált szervezetek közötti genetikai különbségeket teszik láthatóvá.

 Morfológiai marker

Számuk korlátozott megnyilvánulásuk

 Biokémiai markerek

Környezeti hatástól és Fejlődési állapottól függő

 Molekuláris markerek  Nukleotid azaz DNS szintű variabilitás vizsgálatára alkalmasak. Számuk korlátlan, megnyilvánulásuk nem függ a környezeti hatásoktól. Az ideális DNS markerre jellemző a nagyfokú polimorfizmus  koddomináns öröklődés  Gyakori előfordulás Genom  Könnyű hozzáférhetőség  Reprodukálhatóság

Kódoló

Morfológiai marker

2012. október 3.

Nem kódoló

Biokémiai marker

Mészáros Klára

Molekuláris marker 2012. október 3. Mészáros Klára

Oregon Wolf Barley Morfológiai markerek


Marker kapcsoltsági térképek  Genetikai markerek A genetikai markerek az vizsgált szervezetek közötti genetikai különbségeket teszik láthatóvá.  Morfológiai marker

Számuk korlátozott megnyilvánulásuk

 Biokémiai markerek

Környezeti hatástól és Fejlődési állapottól függő

 Molekuláris markerek  Nukleotid azaz DNS szintű variabilitás vizsgálatára alkalmasak. Számuk korlátlan, megnyilvánulásuk nem függ a környezeti hatásoktól. Az ideális DNS markerre jellemző a nagyfokú polimorfizmus  koddomináns öröklődés  Gyakori előfordulás Genom  Könnyű hozzáférhetőség  Reprodukálhatóság

Kódoló

Morfológiai marker

2012. október 3.

Nem kódoló

Biokémiai marker

Mészáros Klára


Biokémiai markerek Izoenzimek: Az emzimek allél tíusait különbözteti meg Elektroforézis vagy speciális festés segítségével tehetők láthatóvá


Marker kapcsoltsági térképek  Genetikai markerek A genetikai markerek az vizsgált szervezetek közötti genetikai különbségeket teszik láthatóvá.  Morfológiai marker  Biokémiai markerek

Számuk korlátozott megnyilvánulásuk környezeti hatástól és fejlődési állapottól függő

 Molekuláris markerek

   

Nukleotid azaz DNS szintű variabilitás vizsgálatára alkalmasak. Számuk korlátlan, megnyilvánulásuk nem függ a környezeti hatásoktól. Az ideális DNS markerre jellemző a nagyfokú polimorfizmus koddomináns öröklődés Gyakori előfordulás Genom Könnyű hozzáférhetőség Reprodukálhatóság

Kódoló

Morfológiai marker

2012. október 3.

Nem kódoló

Biokémiai marker

Mészáros Klára


Monomorf és polimorf markerek


Marker kapcsoltsági térképek  Molekuláris marker technikák  Hibridizáción alapuló RFLP  PCR alapú markerek  ismeretlen kromoszómális elhelyezkedésű: RAPD, AFLP  ismert kromoszómális elhelyezkedésű: SSR, STS  funkcionális markerek: EST, SNP, Tillling  HTP marker technikák (DArT)  Szekvencia alapú Új generációs szekvenálás (Illumina platform)


Marker kapcsoltsági térképek  RFLP (Restriction Fragment Lenght Polimorphism) A DNS molekula restrikciós endonukleázzal történő emésztésén és Southern-hibridizáción alapuló módszer. A hasító helyeken történt pont mutáció (SNP) vagy inszerció és deléció (INDEL) okozta különbségek mutathatók ki.

Restrikciós endonukleázok: – bakteriális eredetű enzimek – 4-10 nukleotid hosszúságú palindróma szekcvenciát ismernek fel – nagyon specifikusak az adott DNS-szekvenciára; (ha akár csak egy bázisnyi különbség van a hasítási helyen, már nem történik meg a hasítás) – a hasítással ragadós (EcoRI) vagy tompa (SmaI; HaeIII) vég jön létre

2012. október 3.

Mészáros Klára


 RFLP  Lépések:  a vad típusú és az ismeretlen DNS hasítása restrikciós endonukleázokkal (ha a mutáció a restrikciós hasítóhelyen volt, akkor ott az enzim nem képes hasítani)  a mintát gélre vinni, elektromos erőtérben megfuttatni  blottolás membránra  hibridizáció – általában radioaktív próbával  Autoradiográfia

Előnye: Nem szükséges a templát DNS szekvenciájának ismerete A heterozigóták megkülönböztetését biztosító kodomináns módszer Megbízható, jól ismételhető

Hátránya: Egyes fajokban a restrikciós hasítóhelyek megfelelő szintű polimorfizmusának hiánya Nagy mennyiségű DNS-t igényel Southern hibridizációhoz jelölt próba szükséges Hosszadalmas és költséges 2012. október 3. Mészáros Klára

Marker kapcsoltsági térképek  Molekuláris marker technikák  RFLP  PCR alapú markerek  ismeretlen kromoszómális elhelyezkedésű: RAPD, AFLP  ismert kromoszómális elhelyezkedésű: SSR, STS  funkcionális markerek: EST, SNP, Tillling

 HTP marker technikák (DArT)

 Új generációs szekvenálás (Illumina platform)


PCR (polymerase chain reaction) Akár 1 sejtből származó, egyetlen nukleinsav molekula megsokszorozására enzimatikus úton, élő szervezet (baktérium, élesztő) igénybevétele nélkül

…………………… ….

Hűtés primerek olvadáspontja alá 1-2 fokkal

DNS szálak kitekerednek

Primerek bekötődése

…..denaturáció… ……..

hibridizáció

……..95C………

72 C DNS polimeráz a primerektől építi a DNS láncot polimerizáció

DNS Nukleotidok Primerek DNS polimeráz puffer


PCR (polymerase chain reaction) PCR alapú markerek PCR készülék Előnye: Gyors, kis mennyiségű DNS-t igényel, nem kell jelölt próbát alkalmazni Hátránya: Megbizhatósága függ az alkalmazott markertípustól

Horizontális gél elektroforézis

Agaróz gélelektroforézis EtBr festés 2012. október 3. Mészáros Klára

Marker kapcsoltsági térképek  Molekuláris marker technikák

ismeretlen kromoszómális elhelyezkedésű:  RAPD (Randomly Amplyfied Polymorphic DNA), Nagyfokú polimorfizmus Reprodukálhatósága függ a kisérleti körülményektől A termék szekvenálása után specifikus primer tervezhető (SCAR) Kodominánsá tehető  CAPS (Cleaved Amplified Polymorphic Secuence) A random amplifikáció során kapott monomorf mintázat (azonos méret, de különböző szekvencia) restrikciós hasitással polimorffá tehető. Kodomináns  AFLP (Amplified Fragment Lenght Polimorphism) A genomi DNS restrikciós emésztésén és a fragmantumok szelektív PCR amplifikációján alapul. Sok fragmentumot eredményez, domináns markereket eredményez, lokusz-specifikus markerek fejlesztése nemhéz.

2012. október 3.

Mészáros Klára


Marker kapcsoltsági térképek Molekuláris marker technikák

 ismert kromoszómális elhelyezkedésű:  SSR (Simple Sequence Repeat) Fajtól függően a genom 10-90% monoton ismétlődő nukleotid motívumokat tartalmaz (AC, AG, CG, TA, AG/TC, AC/TG) A határszekvenciákra tervezett primerekkel hossz polimorfizmus mutatható ki. Jól használható genotipizálásra, ujjlenyomat meghatározásra.  STS (Sequence-Tagged-Site) Egyedi szekvenciájú rövid DNS szakasz Kromoszómális elhelyezkedése ismert Igen gyors és megbízható eszközzé vált a genetikai vizsgálatokban, mely térképezésre és markerszerlekcióra egyaránt használható


Markerek (M1………)

DNS markerek, mint ujjlenyomatok M1

N1 N2

N5

N10

N15

M2 M3

„A” „B” szülő szülő

„A” x „B” keresztezés utódpopulációjának növényegyedei (N1………) 2012. október 3. Mészáros Klára


funkcionális markerek:  EST (Expressed sequence Tagg) cDNS-ek részei RNS izolálás > cDNS klónozás > szekvenálás > EST adatbázis > primer tervezés Összehasonlító térképezés SNP (Single nucleotide polymorphysms) DNS szekvencia variáció, mely akkor jön létre, ha egy nukleotid a genomban megváltozik (pl.: AAGCCTA  AAGCTTA ) – tulajdonképpen pontmutáció Csak akkor tekinthetjük a variációt SNP-nek, ha a populáció legalább 1%-ában megjelenik  Allélvariációk kimutatása  Szekvencia ismeret szükséges Tillling (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes) Mutáns populáció előállítás HTTP mutáns azonosítás 2012. október 3. Mészáros Klára

eSNP detektálás  Árpában több, mint 420,000 EST áll rendelkezésre 8 különböző genotípusból  EST jelentős többségében kimutatható SNP a fajták között

 10,985 eSNP azonosítottak 3,334 génben  Elsődleges szempont, az eredmények egységesíthetősége az ÁRPA1 Gén-Chip (kapcsolat a gén expressziós mintázatokkal), valamint a BAC- könyvtár alapú fizikai térkép információkkal



 HTP marker technikák Speciális műszerezettséget igényel Multiplex módszerek Rövid idő alatt több száz vagy ezer marker Szolgáltatás jellegűek  DArT (Diversity Arrays Technology) hybridizáción alapuló marker technológia Nem igényel szekvencia információkat Nagy mennyiségű adat létrehozása

 Új generációs szekvenálás Illumina platform,


Az „Illumina Bead Array” az SNP genotipizálás nagyhatékonyságú rendszere

http://www.illumina.com

http://www.illumina.com

Bead Array leolvasó (SNP-re)

Oligo pool assays (OPA) – 1,536 SNP tesztelhető párhuzamosan

Typical Data in GenCall Display 2012. október 3. Mészáros Klára

Marker kapcsoltsági térképek  A növénynemesítésben és a genetikában az egyik alapvető cél, hogy a tulajdonságokat meghatározó gének kromoszómális lokalizációját, és egymáshoz viszonyított sorrendjüket meg tudjuk határozni.  A géntérképezés során a gének egymástól való távolságát, a genomban való viszonylagos elhelyezkedésüket határozzuk meg anélkül, hogy valóban megszekvenálnánk a DNS-t. Ezt oly módon érik el, hogy az együtt öröklődő tulajdonságok (koszegregáció) gyakoriságát figyelik, tehát a Mendeli független öröklődéstől való eltérést, és ebből következtetnek a gének egymástól való távolságára a kromoszómán. Amint készen áll a térkép, képesek vagyunk egy ismert gén vagy marker alapján megmondani egy másik gén helyét a genomban.


Rekombináció  Molekuláris rekombináció: DNS törése és újraegyesülése (nem feltétlenül homológ szakaszoké) Genetikai rekombináció: új (nem-szülői) allélkombinációk létrejötte, mely a meiózis profázisában történő nem testvér kromatidák közötti molekuláris rekombináció eredménye (crossing over)


Két tulajdonság együttes öröklődésmenete  P1 (AABB) x P2 (aabb)  F1 AaBb (AB|ab –haplotípus: kapcsolt allélek sora) nem rekombináns

nem rekombináns

rekombináns

    

F1 gamétái: ha A és B független ha A és B kapcsolt ha szorosan kapcsoltak ha teljesen kapcsoltak

AB 25 35 48 50

Ab 25 15 2 0

aB 25 15 2 0

ab 25 35 48 50


Testcross rekombináció gyakorisága  A testcross megmutatja az F1 szülőben keletkező 4-féle gaméta arányait, mert a tester szülő mindig ab-t ad.  F1 x tester: AaBbx aabb  utódok: AaBb Aabb aaBb aabb(4 kül fenotípus)


Rekombináció gyakorisága közeli és távoli gének esetén


Térképtávolság  r = rekombináns utódok gyakorisága rekombináns gaméták száma/ összes gaméta  d = térkép távolság  Kis távolságok (10 cM) esetén d=r

A gének közötti, rekombinációs gyakoriság felhasználásával számolható a térképtávolság. Mértékegysége a centimorgan (cM). Egy cM távolság van két gén között, ahol a gaméták 1%-a rekombináns, vagyis a szülőitől eltérő kombinációt hordoz. 2012. október 3. Mészáros Klára


Használatos függvények  Morgan d = r (r ≤ 0,5)  Haldane-függvény C=1 (tfh. nincs interferencia) d = -½ ln(1-2r) r = ½ (1-e-2d)  Kosambi-függvény C=2r (ha r=0,5 => nincs interferencia, ha r=0 => teljes interferencia) d = ¼ ln[(1+2r)/(1-2r)] r= ½ e4d-1/e4d+1


Marker kapcsoltsági térképek  Számítógépes térképező programok  marker térkép készítés (MAPMAKER, GMENDEL, JOINMAP)  A LOD - dal kapott r (rekombinációs) gyakoriságokat (megfelelő lötyögéssel) a térképező programok a legvalószínűbb géntérképekké rakják össze.  Az r értékekből levezetett d értékeket (Haldane függvény) a kétfaktoros térképezési logika (additivitások) alapján rendezik.


Marker kapcsoltsági térkép elkészítése 8> make chromosome chrom2h chrom4h chrom5h chromosomes defined: chrom2h chrom4h chrom5h 9> seq hvm36 bmag125 sequence #1= hvm36 bmag125 10> anchor chrom2h HvM36 - anchor locus on chrom2h Bmag125 - anchor locus on chrom2h chromosome chrom2h anchor(s): HvM36 Bmag125


Marker kapcsoltsági térkép elkészítése 8> make chromosome chrom2h chrom4h chrom5h 16> assign chromosomes defined: chrom2h chrom4h chrom5h

HvM36 - anchor locus on chrom2h...cannot re-assign Bmag125 - anchor locus on chrom2h...cannot re-assign 9> seq hvm36 bmag125 Bmac30 - anchor locus on chrom4h...cannot re-assign sequenceHvM67 #1= hvm36-bmag125 anchor locus on chrom4h...cannot re-assign Bmag337 - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign 10> anchor chrom2h- anchor locus on chrom5h...cannot re-assign ABG702 HvM36 ABG8 - anchor locus on chrom2h - assigned to chrom2h at LOD 20.1 - assigned to chrom2h at LOD 24.4 Bmag125ABC311 - anchor locus on chrom2h OPH121 - assigned chrom2h at LOD 28.6 chromosome chrom2h anchor(s):toHvM36 Bmag125 OPB162 - assigned to chrom2h at LOD 23.8 ABG318 - assigned to chrom2h at LOD 22.9 ABG358 - assigned to chrom2h at LOD 13.8 ABG459 - assigned to chrom2h at LOD 24.4



HvM36 anchor locus on chrom2h...cannot re-assign 18>-three point Bmag125 - anchor locus chrom2h...cannot Linkage Groups aton min LOD 3.00, maxre-assign Distance 37.2 9> seq hvm36 bmag125 Bmac30 - anchor locusLOD on chrom4h...cannot re-assign Triplet criteria: 3.00, Max-Dist 37.2, #Linkages 2 sequenceHvM67 #1= hvm36 bmag125 'triple errorlocus detection' is on. - anchor on chrom4h...cannot re-assign counting...246 linked triplets in 2 linkage groups Bmag337 - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign log-likelihood 10> anchor chrom2h- anchor locus on chrom5h...cannot ABG702 re-assign differences count markers a-b-c b-a-c a-c-b HvM36 ABG8 - anchor locus on chrom2h - assigned to chrom2h at LOD 20.1 1: ABG8 ABC311 OPH121 0.00 -0.20 0.00 - assigned to chrom2h at LOD 24.4 Bmag125ABC311 - anchor2: locus on chrom2h ABG8 ABC311 HvM36 0.00 -0.20 -0.61 OPH121 assigned to chrom2h at LOD 28.6 chromosome chrom2h anchor(s): HvM36 Bmag125 3: ABG8 ABC311 OPB162 0.00 -0.19 -1.92 OPB162 4:- assigned to chrom2h at LOD 23.8 0.00 -0.18 -2.95 ABG8 ABC311 ABG318 ABG3185:- ABG8 assigned to chrom2h at LOD 22.90.00 -0.09 -19.21 ABC311 ABG358 ABC311 ABG459 ABG3586:- ABG8 assigned to chrom2h at LOD 13.80.00 -0.08 -19.77 7: ABG8 ABC311 Bmc222a ABG459 - assigned to chrom2h at LOD 24.4 0.00 -0.09 -18.78 8: ABG8 ABC311 OPP102b 9: ABG8 ABC311 OPA192 10: ABG8 ABC311 OPQ10

0.00 0.00 -5.44 -0.16 0.00 -6.41 -0.11 0.00 -16.98



HvM36 anchor locus on chrom2h...cannot re-assign 18>-three point Bmag125 - anchor locus chrom2h...cannot Linkage Groups aton min LOD 3.00, maxre-assign Distance 37.2 9> seq hvm36 bmag125 at log-likelihood threshold 3.00... Bmac30 - Placing anchor locus on chrom4h...cannot re-assign Triplet criteria: LOD 3.00, Max-Dist 37.2, #Linkages 2 sequenceHvM67 #1= hvm36 bmag125 Start: 9 5 1 11 12 'triple errorlocus detection' is on. - Npt-2: anchor on chrom4h...cannot re-assign 9 5 1 (10) 11 12 counting...246 linked triplets in 2 linkage groups Bmag337 -Noanchor locus on chrom5h...cannot re-assign unique placements for 6 remaining markers log-likelihood 10> anchor chrom2h- anchor locus on chrom5h...cannot ABG702 re-assign differences count markers a-b-c b-a-c a-c-b Map: HvM36 ABG8 - anchor locus on chrom2h - assigned to chrom2h at LOD 20.1 Markers ABC311 Distance 1: ABG8 OPH121 0.00 -0.20 0.00 - assigned to chrom2h at LOD 24.4 Bmag125ABC311 - anchor2: locus on chrom2h 9 Bmc222a 21.5 cM ABG8 ABC311 HvM36 0.00 -0.20 -0.61 5 OPB162 8.2 cM OPH121 assigned to chrom2h at LOD 28.6 chromosome chrom2h anchor(s): HvM36 Bmag125 3: ABG8 ABC31110.6 OPB162 0.00 -0.19 -1.92 1 ABG8 cM OPB162 4:- assigned to chrom2h at LOD 23.8 ABG8 ABC311 ABG318 0.00 -0.18 -2.95 10 OPP102b 6.3 cM ABG3185:- ABG8 assigned to chrom2h ABC311 ABG358 11 OPA192 10.6 cMat LOD 22.90.00 -0.09 -19.21 12 OPQ10 ---------ABC311 ABG459 ABG3586:- ABG8 assigned to chrom2h at LOD 13.80.00 -0.08 -19.77 57.1 cM 6 markers log-likelihood= -98.26 7: ABG8 ABC311 Bmc222a -0.09 -18.78 ABG459 - assigned to chrom2h at LOD 24.4 0.00 8: Markers ABG8 ABC311 OPP102b placed relative to above map: 9: ABG8 ABC311 9 5 1OPA192 10 11 12 10: ABG8 :-21-:--8-:-11-:--6-:-11-: ABC311 OPQ10

0.00 0.00 -5.44 -0.16 0.00 -6.41 -0.11 0.00 -16.98

8 2 .*.:.**.:....:....:....:....:... 7 2 .*.:.**.:....:....:....:....:... 6 2 ...:.**.:..*.:....:....:....:... 4 2 ...:..*.:.**.:....:....:....:... 3 2 ...:....:.**.:..*.:....:....:... 2 2 ...:....:.**.:..*.:....:....:... -----------------------------------------------------------------Placing at log-likelihood threshold 2.00... Start: 9 5 1 10 11 12 2012. október 3. Npt-4: 9 5 (2) 1 10 11 12 Mészáros Klára Npt-4: 9 5 (4) 2 1 10 11 12 Npt-4: 9 5 4 (3) 2 1 10 11 12

Marker kapcsoltsági térkép elkészítése 8> make chromosome chrom2h chrom4h chrom5h 16> assign chromosomes defined: chrom4h chrom5h chrom2hchrom2h framework:

HvM36 anchor locus on chrom2h...cannot re-assign 18>-three point Bmag125 - anchor locus chrom2h...cannot Linkage Groups aton min LOD 3.00, maxre-assign Distance 37.2 9> seq hvm36 bmag125 at log-likelihood threshold 3.00... Bmac30 - Placing anchor locus on chrom4h...cannot re-assign Triplet criteria: LOD 3.00, Max-Dist 37.2, #Linkages 2 Markers Distance sequenceHvM67 #1= hvm36 bmag125 Start: 9 5 1 11 12 'triple errorlocus detection' is on. - Npt-2: anchor on chrom4h...cannot re-assign 9 5 1 (10) 11 12 counting...246 linked triplets in 2 linkage groups Bmag337 -Noanchor locus on chrom5h...cannot re-assign 7 ABG358 20.6 unique placements forcM 6 remaining markers log-likelihood 10> anchor chrom2h- anchor locus on chrom5h...cannot ABG702 re-assign differences count markers a-b-c b-a-c a-c-b Map: 5 OPB162 2.4 cM HvM36 ABG8 - anchor locus on chrom2h - assigned to chrom2h at LOD 20.1 Markers ABC311 Distance 1: ABG8 OPH121 0.00 -0.20 0.00 to chrom2h at LOD 24.4 Bmag125ABC311 - anchor2: locus on chrom2h 9 Bmc222a 21.5 cM 4- assigned HvM36 3.1 cM ABG8 ABC311 HvM36 0.00 -0.20 -0.61 5 OPB162 8.2 cM OPH121 assigned to chrom2h at LOD 28.6 chromosome chrom2h anchor(s): HvM36 Bmag125 3: ABG8 ABC31110.6 OPB162 0.00 -0.19 -1.92 1 ABG8 cM OPH121 0.0 cM OPB162 4:-3 assigned to chrom2h at LOD 23.8 ABG8 ABC311 ABG318 0.00 -0.18 -2.95 10 OPP102b 6.3 cM ABG3185:2- ABG8 assigned to chrom2h ABC311 ABG358 11 OPA192 10.6 cMat LOD 22.90.00 -0.09 -19.21 ABC311 2.1 cM 12 OPQ10 ---------ABC311 ABG459 ABG3586:- ABG8 assigned to chrom2h at LOD 13.80.00 -0.08 -19.77 57.1 cM 6 markers log-likelihood= -98.26 7: ABG8 ABC311 Bmc222a -0.09 -18.78 ABG8 to chrom2h 10.6 cM at LOD ABG459 1- assigned 24.4 0.00 8: Markers ABG8 ABC311 OPP102b placed relative to above map: 9: ABG8 ABC311 9 5 1OPA192 10 11 12 10: ABG8 :-21-:--8-:-11-:--6-:-11-: ABC311 OPQ10

10 OPP102b 6.3 cM 11 OPA192 10.6 cM 8 2 .*.:.**.:....:....:....:....:... 7 2 .*.:.**.:....:....:....:....:... 12 OPQ10 ---------6 2 ...:.**.:..*.:....:....:....:... 4 2 ...:..*.:.**.:....:....:....:... 3 2 ...:....:.**.:..*.:....:....:... 55.6 cM 9 markers 2 2 ...:....:.**.:..*.:....:....:...

0.00 0.00 -5.44 -0.16 0.00 -6.41 -0.11 0.00 -16.98

-----------------------------------------------------------------Placing at log-likelihood threshold 2.00... Start: 9 5 1 10 11 12 2012. október 3. Npt-4: 9 5 (2) 1 10 11 12 Mészáros Klára Npt-4: 9 5 (4) 2 1 10 11 12 Npt-4: 9 5 4 (3) 2 1 10 11 12

log-likelihood= -101.39

DK1DK2DK3DK4DK7DK8DK9 DK10 DK11 DK12 DK13 DK14 DK15 DK16 DK17 DK18 DK19 DK20 DK21 DK22 DK24 DK25 DK26 DK27 DK28 DK29 DK30 DK31 DK32 DK35 DK36 DK37 DK38 DK39 *mst102 A B A A A B B B A A B B A B B B A B B B A B B A B B A A B A A B A B *Bmac144d A B A A A B B B A B B A B B B B B B B B A B B A B B A A B A A B A B TCGA96 A B A A A B B B A B B A B B B A B B B B A B B A B B A A B A A B A B *MWG938 A B A A B B B B A B B A B B B A B B B B A B B A B B A A B A A B A B AGAT166/162 A B A A B B B B A B B A B B B A B B B B A B B A B B A A B A A B A B GCTC58 A B A A B B B B A B B A B B B A B A B B A B B A B B A A B A B B B B OPK16 A B A A B B B B A B B A B B B A B A B B A B B A B B A A B A B B B B *abc156.1 A B A A B B B B A B B A B B B A B A B B A B B A B B A A B A B B B B *BMAC213 A B A A B B B B A B B A B B B A B A B B A B B A B B A A B A B B B B GAAT76 A B A A B B B B A B B A B B B A B A B B A B B A B B A A B A B A B B *OPE171 A B A A B B B B A B B - B B B A B A B B A B B A B B B A B A B A B B GAAT414 A B A B B B B B A B B A B B B A B A B B A B B A B B B A B A B A B A *OPO18 A B A B B B B B A B B A B B B A B A B B A B B A B B B A B A B A B A *OPB16-1 A B A B B B B B A A B A B B B A B A A A A B B A B B B A B A B A B A *Bmag211 A B A B B B B B B A B A B B B A B A A A A B B A B B B A B A B A B A *OPS16 A B A B B B B B B A B A B B B A B A A A A B B A B B A A B A B A B A GCGA428 A B A B B B B B B A B A B B B A B A A A A B B A B B A A B A B A B A *Ebmac560a A B A B B B B B B A B A B B B A B A A A A B B A B B A A B A B A B A *OPB41 A B A B B B B B B A B A B B B A B A A A A B B A B B A A B A B A B A GAAT550 A B A B B B B B B A B A B B B A B A A A A B B A B B A A B A B A B A AGGT290 A B A B B B B B B A B A B B B B B A A A A B B A B B A A B A B A B A TCGA119 A B A B B B B B B A B A B B B B B A A A A B B A B B A A B A B A B A *OPT152 A B A B B B B B B A B A B B B B B A A A A B B A B B A A B A B A B A GAAT510 A B A B B B B B B A B A B B B B B A A B A B A A A A A B A A B B A A AGAT51 A B A B A A A B B A B A B B B B B B A B B B A A A A A B A A A B A B *Bmac144a A B A B A A A A B A B A B B B B B B A B B B A A A A A B A A A B A B GCGA269/270 A B A B A A A A B A B A B B B B B B A B B B A A A A A B A A A B A B *ABC152b A B A B A A A A B A B A B B B B B B A B B B A A A A A B A A A B A B *HvHVA1 A B B B A A A A B A B A B B B B B B A B B B B A A A A B A A A B B B *BCD265c A B B B A A A A B A B A B B B B B B A B B B B A A A A B A A A B B B GCGT132 A B B B A A A A B A B A B B B B B B B B B B B A A2012. A október A B 3.A A A B B B *OPP142 A B B B A A A A B A B A B B B B B B B B B B B A A Mészáros A A Klára B A A A B B A

1H

Dicktoo × Kompolti korai marker térkép (246 lókusz) 2H

3H

4H

0 8 0 4 6 8 11 15 17 18 22 24 28 30 31 41 48 50 53 54 56 57 58 59 61 86 99 100 104 109 125 126 130 136 163

mst102 0 Bmac144d 1 TCGA96 18 MWG938 B1 25 AGAT166 28 GCTC58 29 OPK16 31 abc156.1 37 Bmac213 B3 39 GAAT76 40 OPE171 41 GAAT414 42 OPO18 51 OPB161 56 Bmag211 B7 57 OPS16 58 GCGA428 88 Ebmac560a 101 OPB041 102 GAAT550 108 AGGT290 109 TCGA119 110 OPT152 113 GAAT510 115 AGAT51 116 Bmac144aB9126 GCGA269 127 ABC152bB10128 HvHVA1B12142 BCD265cB13 GCGT132 OPP142 OPX031

0 Bmac222a 6 ABG459 B5 11 ABG318 B3 14 HvM36 16 ABC311 17 GAGT494 ABG8 B3 19 22 GCGA52 50 GAGA72 55 TCTC212 59 GAAT338 60 OPA192 72 AGAT347 73 AGAT248 75 GAGA573 76 GAGT62 87 GCGT250 92 abg459a Bmac216 B7 99 Bmac144b 102 103 bcd175b 104 Bmag125 106 GAGT670 108 TCGT280 132 TCAT572 152 TCTC631 Bmag003cB7 155 159 GCAT142 172 OPG07 175 179 186 189 194 195 197 204 205 209 210 211 212 220

OPD07 9 OPS141 16 OPO072 21 GATC355 22 GCGA288 24 TCAT132 29 GAGA642 32 TCTC626 33 AGTC201 39 GAAT308 40 GCAT191 41 OPI041 42 AGAT498 59 OPS202 62 Bmag384b 64 TCTC548 65 GCGT270 72 OPK111 HvM60 B8 79 84 AGAT175 85 AGAT598 86 GAAT182 AGGT472 92 GCGT164 93 OPH15 ABG4 B15100 TCAT477 Bmag13 B14 GCAT104 TCTC216 OPS192 Hvm62 B16 GAGA650 OPH122 Hvm70 B18 GCGT68 TCAT228 GCAT227 GCGA205 TCGA205 ABC174 B19 AGTC335 GAAT147

5H

HvPhyA GCAT76 TCAT300 TCAT77 AGAT142 HvPhyB B4 CAB Bmac30 B5 AGAT312 Bmag353 B6 Bmag173a Bmac310 OPJ15 TCAT452 OPU162 AGAT46 ABG366 B1 abg54 AGAT1480 GCGT161 GCAT312 AGAT406 HvM67 B1 OPS031

2 VRN-H2 HvSnf2 AGGT650 Hdamyb B1

4

0 7 8 9 13 18 21 24 27 32 33 35 37 38 40 41

47 51 54 58 71 88 90 92 95 96 101 112 114 117 137 142 156 161

6H

0 2 OPT151 9 GCAT50 13 Bmag136b 23 GAGA556 Bmag337 B4 26 51 GATC565 62 AGTC122 64 AGGA575 65 GAGA220 68 AGAT42 69 GAGA58 Bmag113 B5 71 abc156.5 AGAT676 72 TCTC502 75 Bmag223 B7 78 mR 80 GATC106 81 abg459b 84 OPH123 87 GCGT406 89 GCGA434 90 TCAT332 93 abc306d 95 OPK112 97 TCTC510 99 ABG702 B11102 AGTC50 107 Bmag381b 108 gms061 B13 111 HvPhyC 136 abc155 143 TCGT372 149 GCAT406 150 ABC310 B18151

VRN-H1

7H

BMAC316 B1 AGGT256 0 TCTC386 9 AGAT658 11 ABC152c B3 12 Bmag500 B4 13 Bmag21a 14 GAGA626 15 GCGT262 16 Bmag219 B8 25 OPH081 28 Bmag009 B1 30 HvCry1a 32 HvCry2 0 33 GCGA48 36 AGGA62 42 OPI042 48 OPA203 50 abc306b 52 abc306c 59 abc303 60 AGGT336 62 Bmag003b 65 ebmac806B1 73 TCTC576 75 OPT14 2 78 GCTC258 81 GAGA170 86 AGGT484 87 TCAT216 88 GCAT212 90 AGAT298 107 wg464a 118 GAGA622 123 GAGA596 127 TCTC528 143 TCAT232 145 GCGT382 147 157 172


Hvm4 B3 Bmac222b GCAT188 TCAT516 TCTC250 abg460 TCTC623 abc152a GCGT69 AGTC400 TCAT123 Bmag21c GCAT299 Ebmac603B6 TCGT144 TCGA273

VRN-H3 KSuA1a

B5

abc306a TCGT153 TCGT64 AGGT64 OPE172 Bmac187 B9 TCGT143 Bmag120 B12 OPR152 OPS032 mst101b Bmag369 B10 AGAT87 AGAT223 GCGT206 OPQ17 TCTC71 OPB031 AGGT86 GCTC158 GAAT418

Oregon Wolfe Barley Map 6 (6H) 1 (7H)

0.0

ABG704

14.2

Bmag0007

33.9

ABG380

44.3 49.6 62.4 65.9 68.2 70.1 81.6 94.2 104.0 107.1 117.3

HVCMA Bmac0187 X1.1 Bmac047B DAK642 MWG808 nud lks2 Bmag0120 WG380B Ris44

132.5 142.6 146.9 153.6

ABC253 ABG461A WG380A X1.2

172.0 175.6

HVM5 ThA1

2 (2H)

0.0 8.8 14.8 39.2 42.4 55.8 60.6 61.8 66.3 68.5 77.9 84.1 91.3 97.0 104.2 104.9 105.7 106.7 110.0 124.9 137.8 139.5 148.9 161.1 164.4 170.2 172.7 178.8 180.3

ABG058 DAK605 ABG008 X2.1 Pox MWG949B Hot1 EBmac0684 ABG356 X2.2 Bmag0113E Bmac0144F vrs1 Bmag0125 MWG503 MWG844E X2.3 KFP203 MWG882A ABG072 EBmac0415 cnx1 zeo X2.4 MWG720 X2.5 wst X2.6 MWG949A

Centromere

3 (3H)

4 (4H)

MWG634 MWG077 HVM40 CDO542 CDO122 hvknox3 Dhn6 ABC303 HVM3 X4.1 Bmag0353 X4.2 Bmac0186 ABG472 X4.3 KFP221 MWG652B EBmac0701 X4.4 Hsh HVM67 X4.5 ABG601

7 (5H)

5 (1H) 0.0 4.0

Bmac0316 MWG620

0.0 5.5 6.6

MWG652A MWG602B

29.0 38.2 45.3 49.8

MWG618 ABC483 ABG610

149.7

0.0 21.6 24.4 31.2 32.3 ABC171A 37.3 X3.1 40.9 42.9 ABG460 53.1 64.2 alm 65.2 Bmac0209 66.2 ABC325 69.6 BCD1145 84.6 Bmac0067 88.2 97.5 Bmag0225 100.0 HVM60 102.7 109.3 X3.2 119.6 ABG499 120.6 X3.3 132.4 134.4 Pub

169.4

MWG883

182.8 191.4

ABG391 ABC622

183.7 191.8

HVM62 ABC805

201.3 210.5

Bmag0113C MWG602A

202.0

ABC172

0.0

26.4 31.5 41.3 62.2 67.9 70.7 74.6 83.0 99.8 106.2 124.6 125.8 129.3

Morphological marker

BCD907

0.0 8.8 15.6 21.2 24.5 29.0 30.1 36.3 48.6 58.3 59.2 68.9 75.4 85.0 88.3 98.2 109.8 119.2 120.8 127.1 130.3 133.8 137.1

Rh Act8A kAzmil 28.8 MWG837B 33.0 MWG837A Bmac0399 49.4 54.5 X5.1 62.0 BCD098 68.7 X5.2 Bmag0211 70.5 71.6 ABG494 81.1 X5.3 88.1 ABC160 Bmac0144A 93.8 Bmag0113A103.3 MWG706A 121.6 Blp 124.6 MWG2028 132.0 ABC261 137.2 X5.4 145.5 WMC1E8 MWG912 ABG387A 165.0

X6.1 ABG458 X6.2 HVM31 68.3 rob Bmag0009 X6.3 88.3 Bmac0218C ABG388 102.0 MWG820 X6.4 MWG934 Tef1 X6.5 Bmac0040 X6.6

ABG395 Bmac0273B Bmac0096 KFP002 ABC302 srh Bmag0113D

126.8

ABG003B

149.8 151.9 163.6

MWG877 X7.1 ABG496

Marker kapcsoltsági térképek alkalmazási területei  Összehasonlító térképezés  fajon belül különböző populációk között,  rokon fajok között

 Genom szerveződés  makro és mikro kolinearitás  kromoszóma átrendeződések  intergénikus és génklaszter szakaszok azonosítása


Egyedi térképek – fajra jellemző konszenzus térkép

Stein et al. TAG(2007)114:823 2012. október 3. Mészáros Klára

A búza kromoszómák BIN térképe

Qi et al. Genetics 2004 2012. október 3. Mészáros Klára

2B

Marker kapcsoltsági térkép – kromoszóma fizikai térképe 2B

P92201D5-2/P91193D1-10

0.3 0.7 16.4 2.9 10.5 8.0 34.6 0.7 14.1 22.4 0.5 2.2 4.1 3.8 0.2 1.4 1.2 0.5 0.3 0.2 0.3 2.6 3.3 7.6 7.3 4.0 2.0 3.1 2.1 1.3 12.1 1.9 10.4 5.4 11.2 15.0

wPt-5195* wPt-0643 wPt-6575 wPt-5587 wPt-3459 wPt-5934 wPt-6627* wPt-4916* wPt-0100* wPt-8235* gwm614b* wPt-8404* wPt-1041* wmc25* gwm319* wPt-3569* wPt-1650* wPt-1068* wPt-7937* wPt-0775* wPt-8294* wPt-0395* wPt-1494* wPt-2249* wPt-2907* wPt-0434* wPt-9131* barc183* wPt-0615* wPt-1127* wPt-5440* wPt-6144* wPt-0079* gwm630* wPt-9350* cfd56* AF112966* wPt-7625* gwm47* wmc477* gwm120* wPt-3109* wPt-9336* wPt-7350* wPt-4701 wPt-2266* gwm526c* barc1147* barc92

2B

Ajana/WAWHT2074

14.6 19.6 9.6 4.3 2.9 6.2 5.6 0.6 8.9 0.7 0.6 0.7 0.6 0.6 21.1 26.6 12.2 2.5 7.7 12.0 10.1 0.6 0.6 4.6 0.6 6.1 8.2 11.0 7.5 7.2 2.3 1.2 7.6 22.0 28.3 20.9

gwm614 wPt-1663 wPt-5567 wPt-4527 cfd238 wmc25a barc318 wPt-9423 wPt-9402 wPt-1489 wPt-8072 wPt-4301 wPt-0462 wPt-3561 wPt-6932 wPt-3983 wPt-5707 wPt-2314 wPt-6199 wPt-8583 wPt-6477 wPt-4125 wPt-9644 wPt-7757 wPt-0408 wPt-0615 wPt-5672 wPt-8492 barc183b* gwm46 barc7 barc55† wmc474 cfa2278 wPt-0335 wPt-0709 wPt-7750 gwm374 gwm319 gwm630b gwm271 gdm14a gwm120a gwm191a* wPt-1140* wPt-7200 wPt-3132 wPt-0950 wPt-7404 wPt-5128* gwm120b† wPt-4199 gdm61*

2B

Cadoux/Reeves

9.2 10.8 5.0 2.2 8.1 7.6 0.7 0.7 2.9 37.8 1.4

EGA Blanco/Millewa wPt-6575* wPt-5587* wPt-6970 wPt-4916

wPt-4527 cfd238 wPt-8004 wPt-8326 wPt-9423 wPt-9402 wPt-1489 wPt-8072 wPt-5707 wPt-3983 wPt-4997 gwm429 barc13† wPt-6477 wPt-0615 wPt-7750 wPt-2430* wPt-8569*

0.9 3.2 1.0 0.4 0.5 3.8 3.4 0.4 1.5 2.3 6.0 21.7 9.9 12.5 10.3 2.3 12.9 10.4 8.2 5.0 11.2 3.3 3.2 2.4 1.0 0.5 2.4 0.4 0.5 4.1 7.7 1.9 1.8 14.9 2.1 2.8 19.1 1.4 8.0 1.4

wPt-3459* wPt-5934* wPt-6970* wPt-6627* wPt-5195* wPt-0643* wPt-6805* wPt-0100* wPt-8760* wPt-2410* wPt-3565* gwm614* wPt-6223* barc35* barc297a* wPt-2106* wPt-8004* wPt-8326* wmc154 wPt-5374 wPt-3561 wPt-5707 wPt-7757 wPt-5672 wPt-5556 wPt-4125 barc55 wPt-6278 barc1114 cfa2043b gwm120 wPt-4199* wPt-2430 wPt-8569 wPt-0094 wPt-7200 wPt-3132 wPt-8460 wPt-5680 wPt-5242 wPt-0694 stm509acag wPt-4701 wPt-7004 wPt-4210 wPt-0047 barc1147 wPt-2135 wPt-3378 barc159 wPt-4559

wPt-7123 wPt-9288 wPt-6311 wPt-8737 wPt-9859 wPt-9220

wPt-9423 wPt-5587 wPt-5934 wPt-6575 wPt-7995 wPt-3459

2BS-3

wPt-3188 wPt-1549

2BS-1 wPt-1549 wPt-2249 wPt-2397 wPt-3807 wPt-5287 wPt-1650 wPt-8074 wPt-0408 wPt-0615 wPt-1489 wPt-1494 wPt-3188 wPt-3983 wPt-4701 wPt-4737 wPt-4997 wPt-5249 wPt-5556 wPt-5597 wPt-7348 wPt-7610 wPt-8072 wPt-8294 wPt-8460 wPt-8720 wPt-9402 wPt-6144 wPt-6053 wPt-6627 wPt-7408 wPt-7757 wPt-8070

2BL-6 wPt-5128

Chromosome 2B 2012. október 3. Mészáros Klára

Térképegység (cM) és megabázis (Mb)  1 cM 1Mb  1 Mb = 106bázis  A rekombinációs gyakoriság változó genomon belül is, ezt jellemzi a rekombinációs ráta, amely 1 körül változik.  Vannak rekombinációs hot-spotok, míg máshol, pl. a centroméra környékén szinte nincs rekombináció.


Marker kapcsoltsági térképek alkalmazási területei  Mennyiségi tulajdonságok lókuszainak (QTL) elemzése  lókuszok számának és helyének azonosítása  Adott lókusz szerepének elemzése; QTL dinamika, tulajdonság komponensek vizsgálata Gének azonosítása, fenotípusos hatásuk vizsgálata finom térképezés, pozicionális klónozás

modell növény ismert génszekvenciája alapján Allél gyakoriságok vizsgálata szélesebb genetikai bázison Marker szelekció


QTL elemzés fő módszerei Sigle-marker analízis: nincs szükség kapcsoltsági térképre. Egy marker és az adott tulajdonság kapcsolatát vizsgálja A linearis regresszió determinációs koefficiense (R2) megadja, hogy az adott marker a fenotípusos variancia hány százalékét magyarázza. Hátránya: a marker és a QTL közti rekombináció esetén alulbecsli a kapcsoltságot Nagy populáció méret csökkenti ezt a hatást

Single intervall mapping (SIM): Két szomszédos marker közötti intervallumot vizsgál az egész kromoszóma mentén. Kiküszöböli a rekombinációból származó torzítást. Composit interval mappiung (CIM): egyesíti az intervallum térképezést a lineáris regresszió analízissel és a szomszédos markerpárokat további markerekkel egészíti ki.


Adott tulajdonsággal kapcsolt marker


QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával QTL azonosítás a teljes marker kapcsoltsági térképre kiterjedve Markerek közötti intervallumok vizsgálata Az adott QTL hatásának nagyságát a LOD (likelihood ratio) értékkel jellemezzük LOD= lg(QTL csúcs jelenlétének valószínűsége/annak a valószínűsége, hogy nincs QTL hatás) LOD küszöbérték:

genom méret marker típus és sűrűség populáció típusa és méret

Fenotípusos vizsgálatok ismételhetőség, pontosság Fenomika 2012. október 3. Mészáros Klára

QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával Hasadó populáció Genotípusos jellemzés

Fenotípusos jellemzés

szülők

AAABBAB ABBABABB

BBBAA

Adat mátrix *mst1011 *mst1012 *mst102 *wg4642 *bcd1752 *wg541 *v8h49 *uv16h49 *v16h49 *uv24h49

ABAAABBBABBBABBBBBABBABBA ABBAABAABBAABBBBBBABBBBBB AAABBBAABBABBBABBBBABBABB ABBAABAABBAABBBBBBABBBABB ABBAAABBBA---ABBABBBABABAA AA-BBBA---ABBABBABBABABAABA 164.5 157.5 149.5 146.5 154 171 250 43 128.5 138 159 163.5 143.5 49 51 38 40 57.5 60.5 60.5 69.5 38 44 63 38 62.5 27 97.5 111.5 123.5 125 103.5 29.5 31.5


AB

QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával

============================================================= QTL-Map for peak 3: Confidence Interval: Left Boundary= OPS31-Snf2 + 2.0 Right Boundary= Snf2-Hdamyb (off end) INTERVAL Snf2-Hdamyb

LENGTH QTL-POS GENETICS 8.0 0.0 free

WEIGHT 78.700

chi^2= 105.665 (1 D.F.) log-likelihood= 22.94 mean= 16.300 sigma^2= 102.058 variance-explained= 93.8% ============================================================= 2012. október 3. Mészáros Klára

QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával -------------------------------| OPJ15-ABG366 28.0 cM 2 0.0 35.24 17.7% 1.585 | 2.0 38.40 21.2% 1.758 | 4.0 41.51 25.0% 1.941 | 6.0 44.33 28.8% 2.126 | * 8.0 46.56 32.0% 2.303 | ** 10.0 48.44 34.9% 2.464 | ** ============================================================= 12.0 49.63 36.7% 2.599 | *** QTL-Map for peak 3: 14.0 50.31 37.8% 2.704 | *** 16.0 50.48 38.2% | **** Confidence Interval: Left 2.776 Boundary= OPS31-Snf2 + 2.0 18.0 50.03 37.5% 2.815 | **** Right Boundary= Snf2-Hdamyb (off end) 20.0 49.35 36.5% 2.822 | **** 22.0 48.24 34.8% 2.800 | **** 24.0 46.68 32.5% 2.754 | **** INTERVAL LENGTH QTL-POS WEIGHT 26.0 44.82 29.9% 2.688 | *** GENETICS 28.0 42.79 27.1% 8.0 2.609 | *** free Snf2-Hdamyb 0.0 78.700 -------------------------------| ABG366-abg54 5.5 cM 0.0 42.79 27.1% 2.608 | *** 2.0 45.76 30.5% 2.667 | *** chi^2= 105.665 (1 D.F.) 22.94 4.0 44.87 29.1% 2.372 log-likelihood= | ** -------------------------------| abg54-OPR195 7.993.8% cM mean= 16.300 sigma^2= 102.058 variance-explained= 0.0 36.31 19.1% 1.753 | ============================================================= 2.0 37.80 20.9% 1.885 | 4.0 38.66 22.0% 1.992 |

cM

Weight

R

LOD


QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával -------------------------------| OPJ15-ABG366 28.0 cM 2 0.0 35.24 17.7% 1.585 | 2.0 80 38.40 21.2% 1.758 | 4.0 41.51 2H25.0% 1.941 4H| 5H 6.0 44.33 28.8% 2.126 | * 70 8.0 46.56 32.0% 2.303 | ** 10.0 48.44 34.9% 2.464 | ** ============================================================= 60 12.0 49.63 36.7% 2.599 | *** QTL-Map for peak 3: 14.0 50.31 37.8% 2.704 | *** 50 16.0 50.48 38.2% | **** Confidence Interval: Left 2.776 Boundary= OPS31-Snf2 + 2.0 18.0 50.03 37.5% 2.815 | **** Right Boundary= Snf2-Hdamyb (off end) 20.040 49.35 36.5% 2.822 | **** 22.0 48.24 34.8% 2.800 | **** 24.030 46.68 32.5% 2.754 | **** INTERVAL LENGTH QTL-POS WEIGHT 26.0 44.82 29.9% 2.688 | *** GENETICS 28.020 42.79 27.1% 8.0 2.609 | *** free Snf2-Hdamyb 0.0 78.700 -------------------------------| ABG366-abg54 5.5 cM 0.0 10 42.79 27.1% 2.608 | *** 2.0 45.76 30.5% 2.667 | *** chi^2= 105.665 (1 D.F.) 22.94 4.0 0 44.87 29.1% 2.372 log-likelihood= | ** -------------------------------| abg54-OPR195 7.993.8% cM mean= 16.300 sigma^2= 102.058 variance-explained= recombination distance (cM) 0.0 36.31 19.1% 1.753 | ============================================================= 2.0 37.80 20.9% 1.885 | HD16h22.0% uv HD16h vern | HD24h uv HD24h vern 4.0 38.66 1.992

Weight

R

LOD

LOD values

cM


Kalászolási idő, mint vizsgált tulajdonság Populáció egyedei közti változékonyság 16h + hő ciklus

DH vonalak száma

40

Xátl=77 nap

30

Kompolti

20

Dicktoo

10 0 20 30

40 50

60 70

80 90 100 110 120 130 140 150

Kalás zolás i idő


Dicktoo x Kompolti korai DH vonalak

HvSnf2

4H árpa kromoszóma 0 8

16

ZCCTH

21 22 24 29 32 33

65 72 79 84 85 86 92 93 100

TCAT300 TCAT77 AGAT142 HvPhyB CAB Bmac30 AGAT312 Bmag353 Bmag173a Bmac310 OPJ15 TCAT452 OPU162

vernalizált kezelés

39 40 41 42 59 62 64

HvPhyA GCAT76 vernalizálatlan

9

QTL elemzés

AGAT46 ABG366 abg54 AGAT148 GCGT161 GCAT312 AGAT406

HvM67 OPS031

VRN-H2 HvSnf2 AGGT650 Hdamyb


Pozicionális klónozás  Alapja: a QTL hatás 1 cM-nál kisebb marker intervallumhoz köthető  Finomtérképezés, nagy populáció méret bevonásával  A génhez közeli rekombinációt hordozó egyedek azonosítása, fenotípusos jellemzése  A kromoszóma régióhoz köthető átfedő BAC klónok azonosítása, térképezése  A keresett gént tartalmazó BAC klón szekvenálása  A BAC klónon talált gén(ek) funkciójának tisztázása  Gén expresszió  transzformáció


Pozicionális klónozás A kalászos gabonafélék vernalizációs igényéért felelős VRN-2 gén azonosításának menete

Yan et al., Science 303(2004):1640-1644 2012. október 3. Mészáros Klára





Deléciós vonalak alkalmazása búza fagytűrésének vizsgálatában



Széles genetikai bázist képviselő fajtakör  Jelölt gén megközelítése  Genom pozíció függő stratégiák: pozicionális klónozás, deléciós vonalak  Összehasonlító genomikai stratégiák: modell növények  Mesterséges genetikai variáció (indukált mutációs populációk)



Széles genetikai bázisú fajtakör – asszociációs genetika  Hagyományos két-szülős térképező populációk hátrányai:  Előállításuk idő és munka igényes  Lókuszonként csak két allél hatásának vizsgálatára van mód  A két szülő közti hasonlóság korlátozza az egyes gének azonosítási lehetőségeit  Adott populációban azonosított QTL csúcshoz szorosan kapcsolt marker nem polimorf a nemesítési anyagban  Gén (allél) kölcsönhatások vizsgálata limitált



Széles genetikai bázist képviselő fajtakör  Jelölt gén megközelítése  Genom pozíció függő stratégiák: pozicionális klónozás, deléciós vonalak

 Összehasonlító genomikai stratégiák: modell növények  Mesterséges genetikai variáció (indukált mutációs populációk)



Összehasonlító genomikai stratégiák  Ortológ lokusz: Különböző fajokban ugyanabból az ősi lokuszból származó hasonló szekvenciájú és funkciójú géneket hordozó lokusz.  Paralóg lokusz: Ősi lokusz duplikációjából származó lokusz.  Szinténia: Két különböző fajban a gének és markerek hasonló

sorrendje.

 Mikroszinténia: Szekvencia szintű szinténia. A homológ szekvenciájú gének hasonló sorrendje, szekvenciája és orientációja a genomban.


Gu et al. 2004 Plant Phys 2012. október 3. Mészáros Klára

Stein et al. TAG(2007)114:823 2012. október 3. Mészáros Klára

Cockram et al. JEXB(2007)58:1231



Széles genetikai bázist képviselő fajtakör  Jelölt gén megközelítése  Genom pozíció függő stratégiák: pozicionális klónozás, deléciós vonalak  Összehasonlító genomikai stratégiák: modell növények

 Mesterséges genetikai variáció (indukált mutációs populációk)  Gén csapdázás: T-DNS, transzpozon Gén expressziós mintázatok elemzése:  Differential Display


Mutáció A mutáció az örökítő anyag spontán, maradandó megváltozása, amelynek során új tulajdonság keletkezik. A Hugo De Vries által a múlt század elején bevezetett fogalmat ma szűkebb értelemben a génen belüli bázissorrend-változásra vonatkoztatjuk. Tágabb értelemben mutációnak tekinthető a kromoszómaszerkezetben, ill. a kromoszómák számában bekövetkezett minden változás, ideértve a poliploidiát is.


A génmutációk (pontmutációk) egy gén bázissorendjének változását jelentik. Ennek hatása ritkán jelenik meg azonnal a fenotípusban, csak ha domináns a mutáció. Bázis csere (tranzicio, transzverzió) Keret eltolódás (Frameshift) Hatásuk: same sence azonos aminósav missense aminósav csere nonsense stop kodon kialakulása Kromoszómamutáció: A kromoszóma egyes részei változnak meg. Ez lehet szerkezeti változás, például a kromoszómák törlődése (deléció), megfordulása (inverzió) kicserélődése (transzlokáció), megduplázódása (duplikáció). Másrészt lehet számbeli, melyen belül megkülönböztetünk poliploidiát (kromoszómagarnitúra a normális egész számú többszöröse) és aneuploidiát (csak egy kromoszómánál van eltérés).


Mutagenezis  kémiai (EMS, ENU, DEB, HNO2, …)  besugárzás (R, a-g, gyors neutron, UV)

véletlen,

 inszerció [T-DNS és/v. (retro)transzpozon]

azonosítás??

 kimérikus (RNS-DNS) oligonukleotidok  géncsendesítés (antiszensz, RNSi)

letalitás

TILLING (Targeting Induced Local Lesions IN Genomes) • (EMS) mutagenezis + genomika = HTP azonosítás Szelekció a genotípus alapján (‘reverz’ genetika)

Lépései

 mutáns populáció előállítása  HTP mutáns azonosítás  értékelés

TILLING – mutáns populáció előállítása

TILLING – mutáns populáció előállítása

TILLING Mutáció kimutatása

TILLING – a módszer Heteroduplex formációk

TILLING – a módszer A mutációk kimutatása IR 700

IR 700

IR 800

IR 800

TILLING – a módszer LI-COR 4300 DNA Analyzer

TILLING Elválasztás

IR 700

IR 800

TILLING

ECOTILLING  TILLING a természetben létező ökotípusokkal vagy populációkkal és

 TILLING mesterségesen fenntartott genetikai forrásokkal, pl. fajta- és mutánsgyűjtemények, izogén vonalak (NIL), hasadó és térképezési populációk (BSA), fajtajelöltek, ...

ecoTILLING

TILLING – alkalmazások  allél(sorozatok) azonosítása (funkc. genomika, SNP)  többszörös mutánsok azonosítása  HTP szelekció (MAS, GAS, SAS …)  pedigrévizsgálat  rokonsági körök igazolása (kukorica)  (fejlődés)rendszertan  genetikai térképezés (génizolálás)

Ajánlott irodalom Balázs E. és Duduts D.: Molekuláris növénybiológia Dudits D., Heszky L.: Növényi biotechnológia és géntechnológia Heszky L., Fésüs L., Hornok L.: Mezőgazdasági biotechnológia B.C.Y. Collard1,4,∗, M.Z.Z. Jahufer2, J.B. Brouwer3 & E.C.K. Pang (2005) An introduction to markers, quantitative trait loci (QTL) mapping and marker-assisted selection for crop improvement: The basic concepts. Euphytica 142: 169–196 DOI: 10.1007/s10681-005-1681-5


Köszönöm a figyelmet!


Genetikai térképezés, gén azonosítás

Recommend Documents