Genetikai térképezés, gén azonosítás

Genetikai térképezés, gén azonosítás, Karsai Ildikó meszarosk@agrar.mta.hu

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

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

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

Genetikai markerek Marker kapcsoltsági térképek A genetikai markerek az vizsgált szervezetek közötti genetikai különbségeket teszik láthatóvá. Morfológiai marker Biokémiai markerek Molekuláris markerek Számuk korlátozott megnyilvánulásuk Környezeti hatástól és Fejlődési állapottól függő 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 Könnyű hozzáférhetőség Reprodukálhatóság Kódoló Genom Nem kódoló Morfológiai marker Biokémiai marker Molekuláris marker

Oregon Wolf Barley Morfológiai markerek

Genetikai markerek Marker kapcsoltsági térképek A genetikai markerek az vizsgált szervezetek közötti genetikai különbségeket teszik láthatóvá. Morfológiai marker Biokémiai markerek Molekuláris markerek Számuk korlátozott megnyilvánulásuk Környezeti hatástól és Fejlődési állapottól függő 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 Könnyű hozzáférhetőség Reprodukálhatóság Kódoló Genom Nem kódoló Morfológiai marker Biokémiai marker Molekuláris marker

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

Genetikai markerek Marker kapcsoltsági térképek A genetikai markerek az vizsgált szervezetek közötti genetikai különbségeket teszik láthatóvá. Morfológiai marker Biokémiai markerek Molekuláris markerek Számuk korlátozott megnyilvánulásuk környezeti hatástól és fejlődési állapottól függő 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 Könnyű hozzáférhetőség Reprodukálhatóság Kódoló Genom Nem kódoló Morfológiai marker Biokémiai marker Molekuláris marker

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

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

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..95c. DNS szálak kitekerednek..denaturáció.. Hűtés primerek olvadáspontja alá 1-2 fokkal Primerek bekötődése hibridizáció 72 C DNS polimeráz a primerektől építi a DNS láncot polimerizáció DNS Nukleotidok Primerek DNS polimeráz puffer

PCR (polymerase chain reaction) PCR készülék PCR alapú markerek 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

Molekuláris marker technikák ismeretlen kromoszómális elhelyezkedésű: RAPD (Randomly Amplyfied Polymorphic DNA), Nagyfokú polimorfizmus Marker kapcsoltsági térképek 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.

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 szülő B szülő A x B keresztezés utódpopulációjának növényegyedei (N1 )

Marker kapcsoltsági térképek Molekuláris marker technikák 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

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

Marker kapcsoltsági térképek Molekuláris marker technikák 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

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: AB Ab ab ab ha A és B független 25 25 25 25 ha A és B kapcsolt 35 15 15 35 ha szorosan kapcsoltak 48 2 2 48 ha teljesen kapcsoltak 50 0 0 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.

Morgan d = r (r 0,5) Használatos függvények 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 chromosomes 16> assign defined: chrom2h chrom4h chrom5h HvM36 - anchor locus on chrom2h...cannot re-assign 9> seq hvm36 Bmag125 bmag125 - anchor locus on chrom2h...cannot re-assign Bmac30 - anchor locus on chrom4h...cannot re-assign sequence HvM67 #1= hvm36 - bmag125 anchor locus on chrom4h...cannot re-assign Bmag337 - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign 10> anchor ABG702 chrom2h - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign HvM36 ABG8 - anchor locus - assigned on chrom2h to chrom2h at LOD 20.1 Bmag125 ABC311 - anchor locus - assigned on chrom2h to chrom2h at LOD 24.4 chromosome OPH121 chrom2h - assigned anchor(s): to HvM36 chrom2h Bmag125 at LOD 28.6 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

Marker kapcsoltsági térkép elkészítése 8> make chromosome chrom2h chrom4h chrom5h chromosomes 16> assign defined: chrom2h chrom4h chrom5h HvM36 18> - three anchor point locus on chrom2h...cannot re-assign 9> seq hvm36 Bmag125 bmag125 - anchor locus on chrom2h...cannot re-assign Bmac30 - anchor locus on chrom4h...cannot re-assign sequence HvM67 #1= hvm36 bmag125 'triple - anchor error locus detection' chrom4h...cannot is on. re-assign Bmag337 - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign 10> anchor ABG702 chrom2h - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign HvM36 ABG8 - anchor count locus - assigned on markers chrom2h to chrom2h at LOD 20.1 Bmag125 ABC311 - anchor locus - assigned on chrom2h to chrom2h at LOD 24.4 chromosome OPH121 chrom2h - assigned anchor(s): to HvM36 chrom2h Bmag125 at LOD 28.6 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 Linkage Groups at min LOD 3.00, max Distance 37.2 Triplet criteria: LOD 3.00, Max-Dist 37.2, #Linkages 2 counting...246 linked triplets in 2 linkage groups log-likelihood differences a-b-c b-a-c a-c-b 1: ABG8 ABC311 OPH121 0.00-0.20 0.00 2: ABG8 ABC311 HvM36 0.00-0.20-0.61 3: ABG8 ABC311 OPB162 0.00-0.19-1.92 4: ABG8 ABC311 ABG318 0.00-0.18-2.95 5: ABG8 ABC311 ABG358 0.00-0.09-19.21 6: ABG8 ABC311 ABG459 0.00-0.08-19.77 7: ABG8 ABC311 Bmc222a 0.00-0.09-18.78 8: ABG8 ABC311 OPP102b 0.00 0.00-5.44 9: ABG8 ABC311 OPA192-0.16 0.00-6.41 10: ABG8 ABC311 OPQ10-0.11 0.00-16.98

Marker kapcsoltsági térkép elkészítése 8> make chromosome chrom2h chrom4h chrom5h chromosomes 16> assign defined: chrom2h chrom4h chrom5h HvM36 18> - three anchor point locus on chrom2h...cannot re-assign 9> seq hvm36 Bmag125 bmag125 - anchor locus on chrom2h...cannot re-assign Bmac30 - Placing anchor at locus log-likelihood on chrom4h...cannot threshold 3.00... re-assign sequence HvM67 #1= hvm36 bmag125 'triple - Start: anchor error 9 locus detection' 5 1 11 12 chrom4h...cannot is on. re-assign Npt-2: 9 5 1 (10) 11 12 Bmag337 - No anchor unique placements locus on chrom5h...cannot for 6 remaining markers re-assign 10> anchor ABG702 chrom2h - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign HvM36 ABG8 - anchor count locus Map: - assigned on markers chrom2h to chrom2h at LOD 20.1 Markers Distance Bmag125 ABC311 - anchor locus - assigned 9 on Bmc222a chrom2h to chrom2h 21.5 cm at LOD 24.4 chromosome OPH121 chrom2h - assigned anchor(s): 5 OPB162 to HvM36 chrom2h 8.2 Bmag125 cm at LOD 28.6 1 ABG8 10.6 cm OPB162 - assigned 10 OPP102b to chrom2h 6.3 cm at LOD 23.8 ABG318 - assigned 11 OPA192 to chrom2h 10.6 cm at LOD 22.9 ABG358 - assigned 12 OPQ10 to chrom2h ---------- at LOD 13.8 ABG459 - assigned to chrom2h at LOD 24.4 Linkage Groups at min LOD 3.00, max Distance 37.2 Triplet criteria: LOD 3.00, Max-Dist 37.2, #Linkages 2 counting...246 linked triplets in 2 linkage groups log-likelihood differences a-b-c b-a-c a-c-b 1: ABG8 ABC311 OPH121 0.00-0.20 0.00 2: ABG8 ABC311 HvM36 0.00-0.20-0.61 3: ABG8 ABC311 OPB162 0.00-0.19-1.92 4: ABG8 ABC311 ABG318 0.00-0.18-2.95 5: ABG8 ABC311 ABG358 0.00-0.09-19.21 6: ABG8 ABC311 ABG459 0.00-0.08-19.77 7: ABG8 ABC311 57.1 Bmc222a cm 6 markers 0.00 log-likelihood= -0.09-18.78-98.26 8: ABG8 ABC311 OPP102b 0.00 0.00-5.44 Markers placed relative to above map: 9: ABG8 ABC311 9 5 1 OPA192 10 11 12-0.16 0.00-6.41 10: ABG8 ABC311 OPQ10-0.11 0.00-16.98 :-21-:--8-:-11-:--6-:-11-: 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 Npt-4: 9 5 (2) 1 10 11 12 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 chromosomes 16> assign defined: chrom2h chrom2h framework: chrom4h chrom5h HvM36 18> - three anchor point locus on chrom2h...cannot re-assign 9> seq hvm36 Bmag125 bmag125 - anchor locus on chrom2h...cannot re-assign Bmac30 - Placing anchor at locus log-likelihood on chrom4h...cannot threshold 3.00... re-assign sequence #1= hvm36 Markers HvM67 bmag125 'triple - Start: anchor error 9 locus detection' 5 1 11 Distance 12 chrom4h...cannot is on. re-assign Npt-2: 9 5 1 (10) 11 12 Bmag337 7 - No anchor ABG358 unique placements locus on 20.6 chrom5h...cannot for cm 6 remaining markers re-assign 10> anchor ABG702 chrom2h - anchor locus on chrom5h...cannot re-assign HvM36 ABG8 - anchor count locus - 5 Map: assigned OPB162 on markers chrom2h to chrom2h 2.4 cm at LOD 20.1 Markers Distance Bmag125 ABC311 - anchor locus 4 - assigned HvM36 9 on Bmc222a chrom2h to chrom2h 3.1 21.5 cm cm at LOD 24.4 chromosome OPH121 chrom2h - assigned anchor(s): 5 OPB162 to HvM36 chrom2h 8.2 Bmag125 cm at LOD 28.6 OPB162-3 assigned OPH121 1 ABG8 to chrom2h 0.0 10.6 cm cm 10 OPP102b 6.3 cm at LOD 23.8 ABG318 2 - assigned ABC311 OPA192 to chrom2h 2.1 10.6 cm cm at LOD 22.9 ABG358 - assigned 12 OPQ10 to chrom2h ---------- at LOD 13.8 ABG459 - assigned to chrom2h at LOD 24.4 Linkage Groups at min LOD 3.00, max Distance 37.2 Triplet criteria: LOD 3.00, Max-Dist 37.2, #Linkages 2 counting...246 linked triplets in 2 linkage groups log-likelihood differences a-b-c b-a-c a-c-b 1: ABG8 ABC311 OPH121 0.00-0.20 0.00 2: ABG8 ABC311 HvM36 0.00-0.20-0.61 3: ABG8 ABC311 OPB162 0.00-0.19-1.92 4: ABG8 ABC311 ABG318 0.00-0.18-2.95 5: ABG8 ABC311 ABG358 0.00-0.09-19.21 6: ABG8 ABC311 ABG459 0.00-0.08-19.77 7: ABC311 57.1 Bmc222a cm 6 markers 0.00 log-likelihood= -0.09-18.78-98.26 1 ABG8 10.6 cm 8: ABG8 ABC311 OPP102b 0.00 0.00-5.44 Markers placed relative to above map: 9: 10 ABG8 OPP102b ABC311 9 5 6.3 1 OPA192 cm 10 11 12-0.16 0.00-6.41 10: ABG8 ABC311 OPQ10-0.11 0.00-16.98 11 OPA192 10.6 cm 12 OPQ10 ---------- :-21-:--8-:-11-:--6-:-11-: 8 2.*.:.**.:...:...:...:...:... 7 2.*.:.**.:...:...:...:...:... 6 2...:.**.:..*.:...:...:...:... 4 2...:..*.:.**.:...:...:...:... 3 2...:...:.**.:..*.:...:...:... 55.6 cm 9 markers 2 2...:...:.**.:..*.:...:...:... ------------------------------------------------------------------ Placing at log-likelihood threshold 2.00... Start: 9 5 1 10 11 12 log-likelihood= -101.39 Npt-4: 9 5 (2) 1 10 11 12 Npt-4: 9 5 (4) 2 1 10 11 12 Npt-4: 9 5 4 (3) 2 1 10 11 12

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 AMészáros A A Klára B A A A B B A

mst102 0 Bmac144d 4 TCGA96 6 MWG938 8 AGAT166 11 GCTC58 15 OPK16 17 abc156.1 18 Bmac213 22 GAAT76 24 OPE171 28 GAAT414 30 OPO18 31 OPB161 41 Bmag211 48 OPS16 50 GCGA428 53 Ebmac560a 54 OPB041 56 GAAT550 57 AGGT290 58 TCGA119 59 OPT152 61 GAAT510 86 AGAT51 99 Bmac144a 100 GCGA269 104 ABC152b 109 HvHVA1 125 BCD265c 126 GCGT132 130 OPP142 136 OPX031 163 1H Bmac222a 0 ABG459 1 ABG318 18 HvM36 25 ABC311 28 GAGT494 29 ABG8 31 GCGA52 37 GAGA72 39 TCTC212 40 GAAT338 41 OPA192 42 AGAT347 51 AGAT248 56 GAGA573 57 GAGT62 58 GCGT250 88 abg459a 101 Bmac216 102 Bmac144b 108 bcd175b 109 Bmag125 110 GAGT670 113 TCGT280 115 TCAT572 116 TCTC631 126 Bmag003c 127 GCAT142 128 OPG07 142 2H OPD07 0 OPS141 6 OPO072 11 GATC355 14 GCGA288 16 TCAT132 17 GAGA642 19 TCTC626 22 AGTC201 50 GAAT308 55 GCAT191 59 OPI041 60 AGAT498 72 OPS202 73 Bmag384b 75 TCTC548 76 GCGT270 87 OPK111 92 HvM60 99 AGAT175 102 AGAT598 103 GAAT182 104 AGGT472 106 GCGT164 108 OPH15 132 ABG4 152 TCAT477 155 Bmag13 159 GCAT104 172 TCTC216 175 OPS192 179 Hvm62 186 GAGA650 189 OPH122 194 Hvm70 195 GCGT68 197 TCAT228 204 GCAT227 205 GCGA205 209 TCGA205 210 ABC174 211 AGTC335 212 GAAT147 220 3H HvPhyA 0 GCAT76 8 TCAT300 TCAT77 9 AGAT142 16 HvPhyB 21 CAB 22 Bmac30 24 AGAT312 29 Bmag353 32 Bmag173a 33 Bmac310 39 OPJ15 40 TCAT452 41 OPU162 42 AGAT46 59 ABG366 62 abg54 64 AGAT148 65 GCGT161 72 GCAT312 79 AGAT406 84 HvM67 85 OPS031 86 VRN-H2 HvSnf2 92 AGGT650 93 Hdamyb 100 4H OPT151 0 GCAT50 7 Bmag136b 8 GAGA556 9 Bmag337 13 GATC565 18 AGTC122 21 AGGA575 24 GAGA220 27 AGAT42 32 GAGA58 33 Bmag113 35 abc156.5 37 AGAT676 38 TCTC502 40 Bmag223 mr 41 GATC106 47 abg459b 51 OPH123 54 GCGT406 58 GCGA434 71 TCAT332 88 abc306d 90 OPK112 92 TCTC510 95 ABG702 96 AGTC50 101 Bmag381b 112 gms061 114 HvPhyC VRN-H1 117 abc155 137 TCGT372 142 GCAT406 156 ABC310 161 5H BMAC316 0 AGGT256 2 TCTC386 9 AGAT658 13 ABC152c 23 Bmag500 26 Bmag21a 51 GAGA626 62 GCGT262 64 Bmag219 65 OPH081 68 Bmag009 69 HvCry1a HvCry2 GCGA48 71 AGGA62 72 OPI042 75 OPA203 78 abc306b 80 abc306c 81 abc303 84 AGGT336 87 Bmag003b 89 ebmac806 90 TCTC576 93 OPT14 95 GCTC258 97 GAGA170 99 AGGT484 102 TCAT216 107 GCAT212 108 AGAT298 111 wg464a GAGA622 136 GAGA596 143 TCTC528 149 TCAT232 150 GCGT382 151 6H Hvm4 0 Bmac222b 9 GCAT188 11 TCAT516 12 TCTC250 13 abg460 14 TCTC623 15 abc152a 16 GCGT69 25 AGTC400 28 TCAT123 30 Bmag21c 32 GCAT299 33 Ebmac603 36 TCGT144 42 TCGA273 48 VRN-H3 50 KSuA1a 52 abc306a 59 TCGT153 60 TCGT64 62 AGGT64 65 OPE172 73 Bmac187 75 TCGT143 78 Bmag120 81 OPR152 86 OPS032 87 mst101b 88 Bmag369 90 AGAT87 107 AGAT223 118 GCGT206 123 OPQ17 127 TCTC71 143 OPB031 145 AGGT86 147 GCTC158 157 GAAT418 172 7H B1 B3 B7 B9 B10 B12 B13 B5 B3 B3 B7 B7 B8 B15 B14 B16 B18 B19 B4 B5 B6 B1 0 B1 2 B1 4 B4 B5 B7 B11 B13 B18 B1 B3 B4 B8 B1 0 B1 2 B3 B6 B5 B9 B12 B10 Dicktoo Kompolti korai marker térkép (246 lókusz)

Oregon Wolfe Barley Map Centromere Morphological marker ABG704 0.0 Bmag0007 14.2 ABG380 33.9 HVCMA 44.3 Bmac0187 49.6 X1.1 62.4 Bmac047B 65.9 DAK642 68.2 MWG808 70.1 nud 81.6 lks2 94.2 Bmag0120 104.0 WG380B 107.1 Ris44 117.3 ABC253 132.5 ABG461A 142.6 WG380A 146.9 X1.2 153.6 HVM5 172.0 ThA1 175.6 1 (7H) ABG058 0.0 DAK605 8.8 ABG008 14.8 X2.1 39.2 Pox 42.4 MWG949B 55.8 Hot1 60.6 EBmac0684 61.8 ABG356 66.3 X2.2 68.5 Bmag0113E 77.9 Bmac0144F 84.1 vrs1 91.3 Bmag0125 97.0 MWG503 104.2 MWG844E 104.9 X2.3 105.7 KFP203 106.7 MWG882A 110.0 ABG072 124.9 EBmac0415 137.8 cnx1 139.5 zeo 148.9 X2.4 161.1 MWG720 164.4 X2.5 170.2 wst 172.7 X2.6 178.8 MWG949A 180.3 2 (2H) BCD907 0.0 ABC171A 26.4 X3.1 31.5 ABG460 41.3 alm 62.2 Bmac0209 67.9 ABC325 70.7 BCD1145 74.6 Bmac0067 83.0 Bmag0225 99.8 HVM60 106.2 X3.2 124.6 ABG499 125.8 X3.3 129.3 Pub 149.7 MWG883 169.4 HVM62 183.7 ABC805 191.8 ABC172 202.0 3 (3H) MWG634 0.0 MWG077 21.6 HVM40 24.4 CDO542 31.2 CDO122 32.3 hvknox3 37.3 Dhn6 40.9 ABC303 42.9 HVM3 53.1 X4.1 64.2 Bmag0353 65.2 X4.2 66.2 Bmac0186 69.6 ABG472 84.6 X4.3 88.2 KFP221 97.5 MWG652B 100.0 EBmac0701 102.7 X4.4 109.3 Hsh 119.6 HVM67 120.6 X4.5 132.4 ABG601 134.4 4 (4H) Rh 0.0 Act8A 8.8 kazmil 15.6 MWG837B 21.2 MWG837A 24.5 Bmac0399 29.0 X5.1 30.1 BCD098 36.3 X5.2 48.6 Bmag0211 58.3 ABG494 59.2 X5.3 68.9 ABC160 75.4 Bmac0144A 85.0 Bmag0113A 88.3 MWG706A 98.2 Blp 109.8 MWG2028 119.2 ABC261 120.8 X5.4 127.1 WMC1E8 130.3 MWG912 133.8 ABG387A 137.1 5 (1H) Bmac0316 0.0 MWG620 4.0 MWG652A 28.8 MWG602B 33.0 X6.1 49.4 ABG458 54.5 X6.2 62.0 HVM31 68.7 rob 70.5 Bmag0009 71.6 X6.3 81.1 Bmac0218C 88.1 ABG388 93.8 MWG820 103.3 X6.4 121.6 MWG934 124.6 Tef1 132.0 X6.5 137.2 Bmac0040 145.5 X6.6 165.0 6 (6H) MWG618 0.0 ABC483 5.5 ABG610 6.6 ABG395 29.0 Bmac0273B 38.2 Bmac0096 45.3 KFP002 49.8 ABC302 68.3 srh 88.3 Bmag0113D 102.0 ABG003B 126.8 MWG877 149.8 X7.1 151.9 ABG496 163.6 ABG391 182.8 ABC622 191.4 Bmag0113C 201.3 MWG602A 210.5 7 (5H)

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

A búza kromoszómák BIN térképe Qi et al. Genetics 2004

P92201D5-2/P91193D1-10 Ajana/WAWHT2074 Cadoux/Reeves EGA Blanco/Millewa 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 2B Marker kapcsoltsági térkép kromoszóma fizikai térképe 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 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 2B 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* 9.2 10.8 5.0 2.2 8.1 7.6 0.7 0.7 2.9 37.8 1.4 2B 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 2B wpt-6575* wpt-5587* 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-6970 wpt-7123 wpt-9288 wpt-6311 wpt-8737 wpt-4916 wpt-9423 wpt-5587 wpt-5934 wpt-6575 wpt-9859 wpt-7995 wpt-9220 wpt-3459 wpt-3188 wpt-1549 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 wpt-5128 2BS-3 2BS-1 2BL-6 Chromosome 2B

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

QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával Fenotípusos jellemzés Hasadó populáció Genotípusos jellemzés szülők AAABBAB ABBABABB BBBAA A B Adat mátrix *mst1011 ABAAABBBABBBABBBBBABBABBA *mst1012 ABBAABAABBAABBBBBBABBBBBB *mst102 AAABBBAABBABBBABBBBABBABB *wg4642 ABBAABAABBAABBBBBBABBBABB *bcd1752 ABBAAABBBA---ABBABBBABABAA *wg541 AA-BBBA---ABBABBABBABABAABA *v8h49 164.5 157.5 149.5 146.5 154 171 250 *uv16h49 43 128.5 138 159 163.5 143.5 49 51 38 *v16h49 40 57.5 60.5 60.5 69.5 38 44 63 38 62.5 *uv24h49 27 97.5 111.5 123.5 125 103.5 29.5 31.5

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 LENGTH QTL-POS GENETICS WEIGHT Snf2-Hdamyb 8.0 0.0 free 78.700 chi^2= 105.665 (1 D.F.) log-likelihood= 22.94 mean= 16.300 sigma^2= 102.058 variance-explained= 93.8% =============================================================

QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával cm Weight R 2 LOD ------------------------------- OPJ15-ABG366 28.0 cm 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 14.0 for 50.31 peak 3: 37.8% 2.704 *** Confidence 16.0 50.48 Interval: 38.2% 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 26.0 44.82 29.9% LENGTH 2.688 QTL-POS *** GENETICS WEIGHT Snf2-Hdamyb 28.0 42.79 27.1% 8.0 2.6090.0 *** free 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= 4.0 105.665 44.87 (1 29.1% D.F.) 2.372 log-likelihood= ** 22.94 mean= ------------------------------- 16.300 sigma^2= 102.058 variance-explained= abg54-opr195 7.993.8% cm 0.0 36.31 19.1% 1.753 ============================================================= 2.0 37.80 20.9% 1.885 4.0 38.66 22.0% 1.992

LOD values QTL elemzés marker kapcsoltsági térkép alkalmazásával cm Weight R 2 LOD ------------------------------- OPJ15-ABG366 28.0 cm 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 ** 12.060 49.63 36.7% 2.599 *** QTL-Map 14.0 for 50.31 peak 3: 37.8% 2.704 *** Confidence 16.050 50.48 Interval: 38.2% Left 2.776 Boundary= **** OPS31-Snf2 + 2.0 18.0 50.03 37.5% 2.815 **** Right Boundary= Snf2-Hdamyb (off end) 40 20.0 49.35 36.5% 2.822 **** 22.0 48.24 34.8% 2.800 **** 24.0 46.68 32.5% 2.754 **** 30 INTERVAL 26.0 44.82 29.9% LENGTH 2.688 QTL-POS *** GENETICS WEIGHT Snf2-Hdamyb 28.020 42.79 27.1% 8.0 2.6090.0 *** free 78.700 ------------------------------- ABG366-abg54 5.5 cm 0.0 42.79 27.1% 2.608 *** 10 2.0 45.76 30.5% 2.667 *** chi^2= 4.0 105.665 (1 D.F.) log-likelihood= 22.94 0 44.87 29.1% 2.372 ** mean= ------------------------------- 16.300 sigma^2= 102.058 variance-explained= abg54-opr195 7.993.8% cm 0.0 36.31 19.1% recombination 1.753 distance (cm) ============================================================= 2.0 37.80 20.9% 1.885 4.0 38.66 22.0% 1.992 HD16h uv HD16h vern HD24h uv HD24h vern

DH vonalak száma Kalászolási idő, mint vizsgált tulajdonság Populáció egyedei közti változékonyság 40 30 20 Kompolti X átl =77 nap Dicktoo 16h + hő ciklus 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 ZCCTH 4H árpa kromoszóma 0 HvPhyA 8 GCAT76 9 TCAT300 TCAT77 16 AGAT142 21 HvPhyB 22 CAB 24 Bmac30 29 AGAT312 32 Bmag353 33 Bmag173a 39 Bmac310 40 OPJ15 41 TCAT452 42 OPU162 59 AGAT46 62 ABG366 64 abg54 65 AGAT148 72 GCGT161 79 GCAT312 84 AGAT406 85 HvM67 86 OPS031 92 93 100 VRN-H2 HvSnf2 AGGT650 Hdamyb QTL elemzés vernalizálatlan vernalizált kezelés

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

Deléciós vonalak alkalmazása búza fagytűrésének vizsgálatában

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

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

Stein et al. TAG(2007)114:823

Cockram et al. JEXB(2007)58:1231

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, HNO 2, ) besugárzás (R, a-g, gyors neutron, UV) inszerció [T-DNS és/v. (retro)transzpozon] kimérikus (RNS-DNS) oligonukleotidok véletlen, azonosítás?? letalitás géncsendesítés (antiszensz, RNSi)

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 Mutáció kimutatása

TILLING a módszer Heteroduplex formációk

TILLING a módszer A mutációk kimutatása IR 700 IR 800 IR 700 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!