KONZERVACIONA GENETIKA - ?· KONZERVACIONA GENETIKA EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA Genetički…

Download KONZERVACIONA GENETIKA - ?· KONZERVACIONA GENETIKA EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA Genetički…

Post on 13-Jun-2019

212 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

<p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>Prof dr Jelka Crnobrnja-Isailovi</p> <p>OSNOVI KONZERVACIONE BIOLOGIJE</p> <p>Upotreba genetike teorije i tehnika radi smanjenja rizika od izumiranja ugroenih vrsta.</p> <p>Razvila se iz evolucione genetike i kvantitativno-genetike teorije koriene za selektivno ukrtanje domestifikovanih vrsta biljaka i ivotinja.</p> <p>Fokusira se na posledice nastale usled smanjenja velikih, autbrednih populacija na male jedinice gde su stohastiki faktori i efekti inbridinga predominantni.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>tetni efekti inbridinga na reprodukciju i preivljavanje INBRIDNA DEPRESIJA</p> <p>gubitak GENETIKOG DIVERZITETA i mogunosti za evoluciju kao odgovor na sredinske promene GUBITAK POTENCIJALA ZA EVOLUCIJU</p> <p>Fragmentacija populacija i smanjenje protoka gena</p> <p>Preovladjivanje sluajnih efekata (GENETIKI DRIFT)</p> <p>Akumulacija i gubitak (PROIAVANJE) tetnih mutacija</p> <p>Genetiko upravljanje malim uzgojnim populacijama</p> <p>razreavanje taksonomski nejasnih sluajeva</p> <p>odredjivanje lokalnih populacija u okviru vrste gde je potreban nadzor i gazdovanje</p> <p>upotreba molekularno-genetikih analiza u FORENZICI i razjanjavanje onih aspekata biologije vrste koji su od znaaja za njeno ouvanje.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>CILJ:</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENETIKI DIVERZITET</p> <p>IUCN: potreba ouvanja genetike raznovrsnosti je jedanod tri globalna prioriteta ouvanja biodiverziteta.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>OBJEKAT INTERESOVANJA</p> <p>Lokalna populacija dema</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>OBJEKAT INTERESOVANJA</p> <p>Lokalna populacija dema</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>OBJEKAT INTERESOVANJA</p> <p>Lokalna populacija dema</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>OBJEKAT INTERESOVANJA</p> <p>Lokalna populacija dema</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>OBJEKAT INTERESOVANJA</p> <p>Lokalna populacija dema</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENSKI DIVERZITET</p> <p>Raznovrsnost genskog fonda jedne lokalne populacije.Izraava se putem razliitih parametara:</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENSKI DIVERZITET</p> <p>Raznovrsnost genskog fonda jedne lokalne populacije.Izraava se putem razliitih parametara:</p> <p>Proporcija polimorfnih lokusa (P)</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENSKI DIVERZITET</p> <p>Raznovrsnost genskog fonda jedne lokalne populacije.Izraava se putem razliitih parametara:</p> <p>Proporcija polimorfnih lokusa (P)</p> <p>Prosean broj alela po lokusu (na)</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENSKI DIVERZITET</p> <p>Raznovrsnost genskog fonda jedne lokalne populacije.Izraava se putem razliitih parametara:</p> <p>Proporcija polimorfnih lokusa (P)</p> <p>Prosean broj alela po lokusu (na)</p> <p>Heterozigotnost (H)</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENSKI DIVERZITET</p> <p>Raznovrsnost genskog fonda jedne lokalne populacije.Izraava se putem razliitih parametara:</p> <p>Proporcija polimorfnih lokusa (P)</p> <p>Prosean broj alela po lokusu (na)</p> <p>Heterozigotnost (H)</p> <p>Genski diverzitet</p> <p>BIODIVERZITET</p> <p>DIVERZITET VRSTA</p> <p>GENETIKI DIVERZITET</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>ZATO JE NEOPHODAN GENETIKI DIVERZITET?</p> <p>Odsustvo medjupopulacione genetike </p> <p>diferencijacije u okviru vrste sugerie postojanje </p> <p>uniformnih sredinskih uslova tako da su uspene </p> <p>genetike kombinacije iste u svim subpopulacijama. </p> <p>To moe znaiti i "ranjivost" vrste, jer drastina </p> <p>sredinska promena moe da eliminie ili znatno </p> <p>redukuje brojnost populacija.</p> <p>MEUPOPULACIONA GENETIKA DIFERENCIJACIJA:</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>NAGLA PROMENA SREDINSKIH USLOVA:</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>SVAKA VRSTA JE REZERVOAR JEDINSTVENE GENETIKE INFORMACIJE</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>NESTANAK SVAKE VRSTE JE KRITINA TAKA PREDSTAVLJA KRAJ 3-5 BILIONA GODINA EVOLUTIVNOG RAZVOJA</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>ZATO JE NEOPHODAN DIVERZITET VRSTA?</p> <p>Gubitak pojedinih vrsta u ekosistemima utie na </p> <p>nain na koji ti sistemi zajedno deluju u prometu </p> <p>esencijalnih hranljivih materija i vode i protoku </p> <p>energije. </p> <p>Poto imamo ograniene mogunosti da </p> <p>predvidimo kako ekosistemi reaguju u smislu </p> <p>zamene vrsta ili pojave novih vrsta zbog nestanka </p> <p>odredjene, postoji razlog da se zabrinemo uvek </p> <p>kada je bilo koja vrsta u opasnosti od nestajanja.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>ZATO JE NEOPHODAN DIVERZITET VRSTA?</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>ZATO JE NEOPHODAN DIVERZITET EKOSISTEMA?</p> <p>Kada prirodan, autohton predeo biva"iscepkan" </p> <p>ovekovom aktivnou, ukupna raznovrsnost </p> <p>zajednice moe ostati ista ili ak porasti, ali </p> <p>kvalitativne promene na lokalnom i regionalnom nivou </p> <p>dovode do homogenizacije flore i faune, odnosno do </p> <p>gubitka karakteristinosti datog biogeografskog </p> <p>regiona, a samim tim globalni biodiverzitet se </p> <p>smanjuje.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>ZATO JE NEOPHODAN BIODIVERZITET?</p> <p>Diverzitet gena, vrsta i ekosistema predstavlja </p> <p>osnovni materijal pomou koga se ljudske zajednice </p> <p>prilagodjavaju na promene. Zato gubitak svake vrste, </p> <p>genskog alela i ekosistema umanjuje potencijal ivog </p> <p>sveta, a samim tim i ljudske vrste, da se prilagodi </p> <p>promenljivoj odnosno menjajuoj se okolini.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENETIKA STRUKTURA POPULACIJE</p> <p>Objedinjena informacija o </p> <p>raznovrsnosti raspodeli te raznovrsnosti ugena populaciji.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>GENETIKA STRUKTURA POPULACIJE</p> <p>Objedinjena informacija o </p> <p>raznovrsnosti raspodeli te raznovrsnosti ugena populaciji.</p> <p>Odreena je tipovima i uestalostima alela u </p> <p>populacijama.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>Afriki lav:</p> <p>analizirano 26 strukturnih genskih lokusa6 lokusa polimorfno P = 23%</p> <p>Prosena heterozigotnost po jedinki Hi = 7.1%</p> <p>Prosean alelski diverzitet (prosean broj alela po lokusu) na = 1.27</p> <p>Ovi nivoi genetikog diverziteta karakteristini su za vrste koje nisu ugroene.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>Karakteristike organizama od najveeg znaaja za ouvanje su one koje imaju uticaja na zdravlje i reproduktivni uspeh.</p> <p>-broj realizovanih potomaka-koliina semena kod biljaka-sposobnost za razmnoavanje-dugovenost-stopa rasta-ponaanje izbegavanja predatora-telesna teina-visina-jaina</p> <p>= KVANTITATIVNE KARAKTERISTIKE</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>Kod vrsta gde nije zastupljeno ukrtanje u srodstvu, sve kvantitativne karakteristike ispoljavaju genetiki diverzitet.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>TETNI ALELI</p> <p>Genetiki diverzitet podrazumeva i postojanje </p> <p>tetnih alela u populacijama.Generiu ih mutacije a odstranjuje prirodna selekcija.GENETIKO OPTEREENJEKod vrsta gde nije zastupljeno ukrtanje u srodstvu, uestalost tetnih mutacija je </p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>TETNI ALELIPRIMERI:-mutacija koja prouzrokuje gubitak hlorofila</p> <p>-patuljast rast kod kalifornijskih kondora</p> <p>-slaba absorpcija vitamina E kod Equus przevalskii</p> <p>-teka oteenja srca i nerazvijeni testisi kod pantera sa Floride</p> <p>-nedostatak testisa kod koale</p> <p>-nerazvijeno krzno kod crvenih lemura</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>NIVOI GENETIKOG DIVERZITETA :(mikrosatelitski genski lokusi)</p> <p>Ugroene vrste Neugroene vrste_____________________________________________</p> <p>na H na HCrni nosorog 4.2 0.69 Afriki bivo 8.6 0.73Meksiki vuk 2.7 0.42 Sivi vuk 4.5 0.62Etiopski vuk 2.4 0.21 Kojot 5.9 0.68Afriki divlji pas 3.5 0.56 Domai pas 6.4 0.73Gepard 3.4 0.39 Afriki lav 4.3 0.66Vetruka sa Mauricijusa 1.4 0.10 Evropska 5.5 0.68</p> <p>vetrukaJuni vombat 2.1 0.32 Severni vombat 5.9 0.71Komodo varan 4.0 0.31 Ameriki aligator 8.3 0.67Mahagoni 9.7 0.55 Kraljevski 9.3 0.67</p> <p>mahagoni</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>KOJE KOMPONENTE GENETIKOG DIVERZITETA ODRE\UJU SPOSOBNOST EVOLUIRANJA ?</p> <p>Evolucioni potencijal se direktno meri kao kvantitativno-genetika varijabilnost reproduktivnog uspeha.Reproduktivni uspeh: broj plodnog potomstvaKomponente:-preivljavanje do polne zrelosti-sposobnost za reprodukciju-sposobnost odgajanja mladih</p> <p>Ovu kvantitativno-genetiku varijabilnost je najtee izmeriti</p> <p>DNA i alozimska varijabilnost odraavaju evolucioni potencijal JEDINO AKO su korelisane sa kvantitativno-genetikom varijabilnou.</p> <p>Korelacije izmedju molekularnih i kvantitativnih mera genetikog diverziteta su esto veoma niske.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Populacije evoluiraju usled delovanjaMUTACIJAPROTOKA GENASELEKCIJEGENETIKOG DRIFTA</p> <p>GENETIKI DIVERZITET</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Populacije evoluiraju usled delovanja</p> <p>MUTACIJAPROTOKA GENASELEKCIJEGENETIKOG DRIFTA</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Efekat uskog grla</p> <p>Genetiki drift</p> <p>Inbriding</p> <p>Efektivna veliina populacije</p> <p>Genetika strukturiranost populacija</p> <p>Protok gena izmedju fragmentisanih populacija</p> <p>Populaciona struktura</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Efekat uskog grla</p> <p>Gubitak heterozigotnosti posle 1 generacije uskog grla:</p> <p>H1/H0 = 1 1/2Ne</p> <p>Gubitak genetikog diverziteta prevashodno nastaje zbog odrivihredukcija veliine populacije.</p> <p>Ne=25 1 - 1/(2*25) = 1 - 0.02 0.02 = 2% H1 = 98%H0</p> <p>Ne=100 1 1/(2*100) = 1 0.005 0.005 = 0.5% H1 = 99.5%H0</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Genetiki drift</p> <p>Prilikom reprodukcije u populaciji diploidnih seksualnih organizama, naredna generacija genotipova nastaje od UZORKA roditeljskih gameta.</p> <p>U malim populacijama neki aleli, naroito retki (p</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Genetiki drift</p> <p>p=0.500A1A2 A1A2 A3A1 A2A1 q=0.370</p> <p>r=0.125</p> <p>p=0.750A1A1 A1A2 A1A2 A1A1 q=0.250</p> <p>r=0.000</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Inbriding</p> <p>-smanjenje heterozigotnosti</p> <p>-smanjenje reproduktivnog uspeha</p> <p>-poveanje mogunosti izumiranja populacije</p> <p>INBRIDNA DEPRESIJA</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Inbriding</p> <p>KOEFICIJENT INBRIDINGA (F) = verovatnoa da su aleli istog lokusa kod jedne jedinke identini po poreklu</p> <p>0 &lt; F &lt; 1</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Inbriding</p> <p>Samooplodni organizmi:</p> <p>Roditelj A1A2</p> <p>Gameti (A1) (A2)</p> <p>Potomstvo X</p> <p>F = Pr(x= A1A1) + Pr(x= A2A2)</p> <p>=1/4 + = 1/2</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Inbriding</p> <p>Ukrtanje u srodstvu:</p> <p>Babe &amp; dede A1A2 A3A4</p> <p>Roditelji(braa &amp; sestre)</p> <p>Potomstvo X</p> <p>F = Pr(x= A1A1 ili A2A2 ili A3A3 ili A4A4 )</p> <p>=1/16 + 1/16 + 1/16 + 1/16 + 1/16 = 1/4</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Inbriding</p> <p>Genotipovi______________________________________________</p> <p>Populacija F +/+ +/m m/m____________________________________________________________________</p> <p>Sluajno ukrtanje 0 p2 2pq q2</p> <p>Delimian inbriding F p2+ Fpq 2pq-(1-F) q2+Fpq____________________________________________________________________</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Inbriding Kalifornijski kondor/lokus za hondrodistrofijuuestalost recesivnog letalnog alela u populaciji dw=0.17</p> <p>Oekivane uestalosti genotipova:Genotipovi</p> <p>______________________________________________Populacija F +/+ +/dw dw/dw____________________________________________________________________</p> <p>Sluajno ukrtanje 0.6889 0.2822 0.0289 </p> <p>Delimian inbriding 0.7242 0.2116 0.0642 (F=0.25)____________________________________________________________________</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Efektivna veliina populacije (Ne)</p> <p>Veliina jedne idealne populacije koja gubi genetiki diverzitet ili poveava koeficijent inbridinga istom brzinom kao realna populacija.</p> <p>Ako realna populacija gubi genetiki diverzitet istom brzinom kao idealna populacija od 100 jedinki, tada je Ne realne populacije = 100 jedinki,bez obzira to je ukupna veliina te realne populacije N=1000 jedinki.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Efektivna veliina populacije (Ne)</p> <p>Nejednak odnos polova:</p> <p>Ne = (4 x Nef x Nem)/(Nef + Nem)</p> <p>Nef=100Nem=1</p> <p>Ne = (4 x 100 x 1)/(100 + 1) =400/101 = 3.96 jedinki</p> <p>Ne = 3.96N = 101 Ne = 3.96/101 = 4% od N</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Efektivna veliina populacije (Ne)</p> <p>Variranje veliine porodica</p> <p>(razlike izmedju jedinki u ukupnom broju realizovanih potomaka tokom ivota):</p> <p>Ne ~ 4N/(Vk + 2)</p> <p>U stabilnim populacijama monogamnih vrsta gde je prisutno sluajno ukrtanje, srednja veliina porodice (k) = 2, a varijansa (Vk) = 2</p> <p>Ne/N idealno = 4/(2 + 2) =1</p> <p>Vk=6.74 Ne/N ~ 4/(6.74 + 2) =0.46</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Efektivna veliina populacije (Ne)</p> <p>Variranje veliine populacije:</p> <p>Ne ~ t/(1/Nei)</p> <p>Nei = Ne i-te generacije; Ne =Ne na duge staze</p> <p>Ne1=150 000Ne2 = 20 prosena Ne za 3 generacije =100 006Ne3 = 150 000</p> <p>Nei = 3/ (1/150 000 + 1/20 + 1/150 000) = 60</p> <p>60 = 6% procenjene srednje Ne za 3 generacije</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Genetika strukturiranost populacija</p> <p>Zavisi od stope protoka gena</p> <p>- broj populacionih fragmenata-veliina lokalnih populacija-geografsko rasprostranjenje lokalnih populacija-udaljenost izmedju fragmenata-disperzivna sposobnost kao karakteristika vrste-karakteristike stanita izmedju fragmenata i njihov uticaj na disperziju-vreme proteklo od fragmentacije-stope nestajanja i ponovnog naseljavanja izmedju fragmenata</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Genetika strukturiranost populacija</p> <p>A1 ToA2</p> <p>A3A4</p> <p>_________________________________________________________________T1</p> <p>SLA1 SS A1</p> <p>A2 A2A3</p> <p>A4 A3</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJAGenetika strukturiranost populacija</p> <p>Tn</p> <p>SL</p> <p>A1 SS A1A2 A2</p> <p>A3 A3A4</p> <p>_______________________________________________________________T(n+1)</p> <p>A1 A1</p> <p>A2 A4 A3</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJAGenetika strukturiranost populacija</p> <p>HT</p> <p>HI2</p> <p>HS2 HI1 HS1 HI HS</p> <p>HI3 HS3 HI4</p> <p>HS4</p> <p>HI = prosena dobijena heterozigotnost unutar fragmenata</p> <p>Hs = prosena oekivana HW heterozigotnost po fragmentu</p> <p>Ht = oekivana HW heterozigotnost za ukupnu populaciju (pulirano)</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJAGenetika strukturiranost populacija</p> <p>HT</p> <p>HI2</p> <p>HS2 HI1 HS1 HI HS</p> <p>HI3 HS3 HI4</p> <p>HS4</p> <p>FIS = 1 (HI/HS)</p> <p>FST = 1 (HS/HT)</p> <p>FIT = 1 (HI/HT)</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Protok gena izmedju fragmentisanih populacija</p> <p>FST = 1/ (4Ne x m + 1)</p> <p>Ne x m = 1 medju idealnim populacijama dovoljno za spreavanjepotpune diferencijacije i fiksiranja razlika medju alelima.</p> <p>Ne zavisi od veliine populacije</p> <p>Uslovi:-podjednake anse imigranata i starosedelaca za ostvarivanjepotomstva.</p> <p>U realnim populacijama za odravanje stabilnog stanja neophodnoje do 10 migranata po generaciji.</p> <p>KONZERVACIONA GENETIKA</p> <p>EVOLUCIONA GENETIKA PRIRODNIH POPULACIJA</p> <p>Populaciona...</p>