Nazwa przedmiotu: Genetyczne podstawy bioróżnorodności

Nazwa przedmiotu: Genetyczne podstawy bioróżnorodności
Kod przedmiotu:
Typ przedmiotu: obligatoryjny na kierunku BIOLOGIA (specjalność: biologia
środowiskowa)
Prowadzący: dr hab. Heliodor Wierzbicki, dr Magdalena Moska
[email protected]
Semestr: 3
Wymiar godzinowy: 15 godz. wykładów; 15 godz. ćwiczeń
Efekty kształcenia: Student w czasie kursu zapoznawany jest z aspektami badania
genetycznych podstaw bioróżnorodności – od różnorodności genetycznej odzwierciedlonej
polimorfizmem DNA i zróżnicowaniem pul genowych populacji, przez teorie związane z
kształtowaniem się zmienności genetycznej, po metody oceny bioróżnorodności genetycznej i
jej ochrony.
Wymagania wstępne: genetyka molekularna i genetyka populacji, systematyka roślin i
systematyka zwierząt
Treści kształcenia: zmienność genetyczna i czynniki ją kształtujące (1) neutralna teoria
ewolucji molekularnej, (1) selekcja rozdzielcza, (3) selekcja zależna od frekwencji alleli, (4)
przyczyny i skutki zinbredowania populacji (5) fragmentacja populacji; metody oceny
bioróżnorodności genetycznej: polimorficzność loci, plimorficzność danego locus (PIC),
współczynnik heterozygotyczności, współczynnik inbredu, dystans genetyczny; efektywna
wielkość populacji, ochrona bioróżnorodności in situ i ex situ.
Szczegółowa tematyka wykładów (15 x 45 min.)
1. Kategorie bioróżnorodności: (1) bioróżnorodność genetyczna, (2) bioróżnorodność
gatunkowa, (3) bioróżnorodność filetyczna, (4) bioróżnorodność funkcjonalna, (5)
bioróżnorodność zespołów organizmów i (6) bioróżnorodność siedlisk.
2. Czynniki zagrażające bioróżnorodności genetycznej: (1) zinbredowanie i depresja
inbredowa, (2) utrata zmienności genetycznej jako odpowiedź na zmiany
środowiskowe.
3. Czynniki zagrażające bioróżnorodności genetycznej (cd): (3) fragmentacja populacji i
ograniczenie przepływu genów, (4) dryf genetyczny jako proces likwidujący efekty
selekcji naturalnej.
4. Czynniki zagrażające bioróżnorodności genetycznej (cd): (5) akumulacja szkodliwych
mutacji, (6) genetyczna adaptacja do utrzymania w niewoli i jej niekorzystny wpływ
na reintrodukcję.
5. Związek między wymieraniem gatunków a zmiennością genetyczną i zinbredowaniem
populacji.
6. Utrzymanie bioróżnorodności genetycznej w dużych i małych populacjach.
7. Zmienność genetyczna – pojedyncze loci: równowaga Hardy’ego-Weinberga,
heterozygotyczność oczekiwana, odchylenia od równowagi Hardy’ego-Weinberga,
nierównowaga sprzężeń.
8. Zmienność genetyczna – wariancja genetyczna poligenowa: podział wariacji
genetycznej na jej komponenty, interakcja genotyp-środowisko, korelacja między
miernikami wariancji genetycznej poligenowej i molekularnymi miernikami
zmienności genetycznej.
9. Fragmentacja populacji – (1) wpływ liczby i wielkości fragmentów i ich
geograficznej dystrybucji na zmienność genetyczną populacji.
10. Fragmentacja populacji (cd) – (2) wpływ odległości między fragmentami, tempa
migracji i upływu czasu od momentu podziału populacji na zmienność genetyczną
populacji.
11. Gatunki inwazyjne jako czynnik ograniczający bioróżnorodność genetyczną
(przykłady inwazyjnych gatunków roślin i zwierząt w Polsce).
12. Globalne wymieranie gatunków jako konsekwencja ograniczenia bioróżnorodności
genetycznej.
13. Ochrona bioróżnorodności genetycznej (ochrona bioróżnorodności in situ i ex situ,
gatunki dzikie o zagrożonych pulach genowych i nieciągłych zasięgach, ochrona
odmian, ras i gatunków roślin i zwierząt użytkowych (w szczególności starych i
lokalnych), reintrodukcja).
14. Ochrona bioróżnorodności genetycznej (znaczenie gatunków endemicznych i
reliktowych).
15. Zastosowanie genetyki molekularnej w ochronie bioróżnorodności gatunkowej
(wyznaczanie populacji przyrodniczo szczególnie cennych – odmiennych genetycznie,
identyfikacja „czystych” gatunków, identyfikacja innych jednostek taksonomicznych
(np. podgatunków), genetyka sądowa).
Szczegółowa tematyka ćwiczeń (15 x 45 min.)
1. Analiza żywotności populacji (PVT – Population Viability Analysis).
2. Analiza związku między wielkością populacji a jej żywotnością (MVP – Minimum
Viable Population Size).
3. Wpływ genetycznego wąskiego gardła na zmienność genetyczną populacji.
4. Sposoby oceny fragmentacji populacji – statystyka F.
5. Sposoby oceny przepływu genów pomiędzy fragmentami populacji – (I) stopa
migracji.
6. Sposoby oceny przepływu genów pomiędzy fragmentami populacji – (II) statystyka F.
7. Efektywna wielkość populacji i jej związek ze zmiennością genetyczną.
8. Szacowanie współczynnika heterozygotyczności i polimorficzności danego locus
(PIC).
9. Szacowanie współczynnika heterozygotyczności i polimorficzności danego locus
(PIC) - cd.
10. Wykorzystanie genetyki molekularnej w ochronie bioróżnorodności – (I) (przegląd
podstawowych metod izolacji DNA z różnych materiałów pochodzenia roślinnego i
zwierzęcego i jego wykorzystanie w analizie różnorodności gatunkowej).
11. Wykorzystanie genetyki molekularnej w ochronie bioróżnorodności – (II) (przegląd
podstawowych metod izolacji DNA z różnych materiałów pochodzenia roślinnego i
zwierzęcego i jego wykorzystanie w analizie różnorodności gatunkowej).
12. Identyfikacja gatunkowa – (I) (problemy w identyfikacji niektórych gatunków
zwierząt w oparciu o ślady ich aktywności życiowej, rozróżnianie gatunków blisko
spokrewnionych na podstawie markerów genetycznych).
13. Identyfikacja gatunkowa – (II) (problemy w identyfikacji niektórych gatunków
zwierząt w oparciu o ślady ich aktywności życiowej, rozróżnianie gatunków blisko
spokrewnionych na podstawie markerów genetycznych).
14. Banki genów zagrożonych gatunków roślin i zwierząt w Polsce.
15. Banki genów zagrożonych gatunków roślin i zwierząt w Polsce – cd. Zaliczenie
ćwiczeń.
Zalecana literatura:
1. Biologiczne podstawy ochrony przyrody. Andrew S. Pullin. PWN, 2007.
2. Różnorodność biologiczna Polski. R. Andrzejewwski, A. Wiegle. Narodowa Fundacja
Ochrony Środowiska. Warszawa 2003.
3. Introduction to conservation genetics. Frankham R., Ballou J.D., Briscoe D.A.
Cambridge University Press, 2002.