„Videi draudzīgu un ilgtspējīgu laukaugu šķirņu selekcijas tehnoloģiju izstrāde, pilnveidošana un ieviešana praksē”

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

Molekulāro marķieru pielietojums gēnu kartēšanā un selekcijā

Dr. biol. Nils Rostoks Latvijas Universitāte

2

Darba mērķis

2012.11.15.

Izstrādāt un adaptēt molekulāros marķierus videi draudzīgā lauksaimniecībā nozīmīgām augu pazīmēm

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

3

Molekulāro marķieru priekšrocības selekcijā

• Ļauj būtiski saīsināt selekcijas laiku, jo dod iespēju jau agrīnās paaudzēs identificēt indivīdus ar noteiktu genotipu (gēnu alēļu kombināciju) , apejot ilgstošus, darbietilpīgus lauka izmēģinājumus

• Ļauj identificēt indivīdus ar noteiktām gēnu alēļu kombinācijām, kuras nav iespējams noteikt fenotipiski lauka izmēģinājumos

2012.11.15. 2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

4

Fenotipiskā un ģenētiskā dauzveidība

2012.11.15.

Fenotipiskā daudzveidība atspoguļo atšķirības dažādu miežu šķirņu genomā

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

Marķieri

2012.11.15. 5

Almost all aspects of life are engineered at the molecular level, and without understanding molecules we can only have a very sketchy understanding of life itself

Francis Crick

Tāpat kā ceļojumā orientēties palīdz ceļa stabi, genomā orientēties palīdz DNS marķieri

Atšķirības genoma DNS sekvencē kalpo kā molekulārie marķieri genoma kartēšanai

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

6

No pazīmes līdz polimorfismam gēna sekvencē

2012.11.15.

Pazīme

Miežu genoms 5x109 bp

Pazīmi nosakošā gēna sekvence

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

7

Darba virzieni

1. Iepriekš izveidotu marķieru ieviešana selekcijas darbā

2. Publicētu marķieru adaptācija 3. Jaunu gēnu kartēšana un marķieru izveide

2012.11.15. 2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

8

Marķieru ieviešana Miežu mlo un Mla18

• Sekmīga sadarbība ar VPLSI Augu biotehnoloģijas un kvalitātes laboratoriju

2012.11.15.

mlo-11 Mla18

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

92012.11.15. 2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

P 1

F 1

P 2

F līn ija s N r.2

M a r ķ ie r a g e n o t ip s a lē le i m lo-5

M a r ķ ie r a g e n o t ip s g ē n a m M la18

w t M lo

C ita a lē leM la

m lo -5

M la18

M la 1 8

1

1

1

P 1

P 1

P 2

P 2

F 1

F 1

2

2

2

3

3

3

4

4

4

5

5

5

6

6

6

7

7

7

8

8

8

9

9

9

1 0

1 0

1 0

11

11

11

1 2

1 2

1 2

1 3

1 3

1 3

1 4

1 4

1 4

1 5

1 5

1 5

1 6

1 6

1 6

1 7

1 7

1 7

1 8

1 8

1 8

1 9

1 9

1 9

2 0

2 0

2 0

V is i a u g i iz tu rīg i p re t m iltr a s u

m lo -5

F 2

X

Rezistences gēnu piramidēšana

10

Marķieru adaptēšana

• Latvijas Universitātes un VPLSI sadarbība • Zinātniskās literatūras studijas• PCR apstākļu optimizācija, lietderības pārbaude

citā selekcijas materiālā, atsevišķos gadījumos jaunu marķieru veidošana uz esošo bāzes

• Miežu Un8 un fuzariozes izturības gēnu marķieri. Kartupeļu R1, R3a, Rysto gēnu marķieri

2012.11.15. 2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

11

Marķieru adaptēšana Un8

2012.11.15.

Publicēts marķieris

Pārbaude LU un VPLSI

Rezistentās un uzņēmīgās alēles DNS sekvenēšana

Jauna, kodominanta Un8 marķiera Izveide LU un VPLSI

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

12

Jaunu marķieru veidošana

• Gēnu un kvantitatīvo pazīmju lokusu kartēšana

• Ilgstošs process, parasti analizē pazīmju iedzimtību divu vecāku krustojumu pēcnācējos

• Kartēšanas populācijas fenotipēšana un genotipēšana

2012.11.15. 2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

13

Asociāciju kartēšana

• 154 Latvijas un ārzemju miežu šķirnes un selekcijas līnijas

• Fenotipēšana 3 sezonu laikā (dotajā brīdī kartēšana balstīta uz 2 sezonu izmēģinājuma datiem), VSGSI, VPLSI, bioloģiskie un konvencionālie atkārtojumi

• Genotipēšana 3072 punktveida mutāciju (SNP), veikta kā pakalpojums sadarbībā ar ASV un Lielbritānijas zinātniekiem

2012.11.15. 2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

14

1 67 133 199 265 331 397 463 529 595 661 727 793 859 925 991 10570

5

10

15

20

25

30

35

40

SNP lokusu identificēšana

2012.11.15.

Pazīme – auga garums

Pazīme – proteīna saturs %

1 67 133 199 265 331 397 463 529 595 661 727 793 859 925 991 10570

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

1435-670, 3H, 114

cM6519-812,

4H, 103.1 cM

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

15

Marķieru izveide

2012.11.15.

Pazīme – auga garums

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

5945-748 Bsh1236I

1435-670 TaqI

Pazīme – proteīna saturs %

Molekulāro marķieru izveide izvēlētām pazīmēm. Izvēlētā genoma rajona PCR amplifikācija un DNS polimorfisma noteikšana izmantojot restriktāzes

2012.11.15. 162009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099

2012.11.15. 17

Aktivitātes realizācija: LU (Nils Rostoks un viens tehniskais izpildītājs) VPLSI (Ieva Mežaka un Daiga Vilcāne)

Pateicības: • VIAA par atbalstu projekta realizācijā • VPLSI kolēģiem par sadarbību • LU par atbalstu projekta administrēšanā

2009/0218/1DP/1.1.1.2.0/09/APIA/VIAA/099