Molekulinė ekologija

Dalyko anotacija lietuvių kalba

Molekulinė ekologija nagrinėja molekulinių technologijų panaudojimo galimybes spendžiant ekologines problemas. Studijų medžiagoje pateikiama informaciją apie molekulinės ekologijos tyrimo metodus, pagrindines molekulinių žymenų technologijas. Nagrinėjamas molekulinių žymenų panaudojimas identifikuojant rūšis, individus, analizuojant evoliucinė populiacijų istorija, vidurūšinę genetinę įvairovę, gyvūnų elgsenos būdus, hibridus ir hibridines zonas, planuojant aplinkosauginės strategijas, tyrinėjant skirtingų genų funkciją populiacijose, molekuline adaptaciją ir kitus įvairovės aspektus.

Dalyko anotacija užsienio kalba

Molecular ecology is defined as the application of molecular techniques to answer ecological questions. This module introduces molecular markers and considers their application to answer questions ranging from relatedness among species, to the evolutionary history of populations, the amount of genetic variation within a species, patterns of behavior, the analysis of hybrid zones, the design of conservation strategies, how patterns of gene expression can vary among closely related populations, and many other aspects of organismal variation.

Būtinas pasirengimas dalyko studijoms

Bendroji genetika, Ekologija, Populiacijų genetiką

Dalyko studijų rezultatai

Įgis žinias apie molekulinių žymenų evoliucija ir molekulinių žymenų sistemas, molekulinių ir kompiuterinių technologijų panaudojimą ekologijos tyrimuose, DNR tyrimo metodus, molekulinių žymenų paveldimumo mechanizmus, branduolio ir organoidų genomo panaudojimo galimybes augalų ir gyvūnų tyrimuose.
Baigęs dalyko kursą studentas suvoks : esmines molekulinės ekologijos sąvokas, įvairių mokslų tarpusavio ryšių reikšmę; molekulinių žymenų panaudojimo specifiškumo sprendžiant skirtingus ekologinius klausimus.
Baigęs dalyko kursą studentas gebės:
a) paaiškinti pagrindines Molekulinės ekologijos mokslo sąvokas, analizuoti molekulinių žymenų panaudojimo dėsningumus.
b) išmanys molekulinės bekologijos tyrimų metodus bei mokės juos tikslingai panaudoti moksliniuose tyrimuose.
c) apibūdinti šiuolaikinės biologijos problemas ir galimus jų sprendimo būdus; apibrėžti molekulinių metodų panaudojimo vaidmenį šiuolaikinėje biologijoje ir ekologijoje; apibrėžti esmę, tyrimų metodus ir principus.
d) gebės analizuoti, fiksuoti, lyginti, apibendrinti, daryti išvadas, susieti dalyko faktus su gyvenimu ir būsima profesija.

Dalyko turinys

1. Molekulinės ekologijos vystymosi raida. Molekulinės ekologijos tyrimo sritis.
2. Molekuliniai žymenis naudojami ekologijoje. Molekuliniai. DNR žymenys.
3. Molekuliniai žymenis ir paveldimumo būdai. Augalų ir gyvūnų branduolio DNR. Gyvūnų ir augalų mitochondrijų DNR. Chloroplastų DNR (cpDNR). DNR kartotinės sekos.
4. DNR tyrimo metodai: Southern-blotingas ir hibridizaciją; PGR; DNR sekoskaita (sekvenavimas). Antros ir trečios kartos sekvenavimas.
5. DNR žymenų sistemos: RFIP (angl. RFLP). PGR pagrįsti žymenys: APPD (angl. RAPD), AFIP (angl. AFLP`), minisatelitinė DNR (VNTRs), mikrosatelitai (SSR). Išreikštų sekų žymenys (EST). DNR mikrogardelių technologija. Pavienių nukleotidų polimorfizmas (SNP).
6. Molekulinė identifikacija. Rūšių identifikavimas; individų identifikavimas; lyties identifikavimas. Neinvazinis identifikavimas. DNR brūkšniniai kodai (barkodai).
7. Elgsenos ekologija. Poravimosi elgsenos tyrimai. Palikuonių genotipų tyrimai; palikuonių tėvystes analizė. Molekuliniai žymenis naudojami tėvystės nustatymui. Kilmės nustatymas. Giminingumo analizė. Patinų ir patelių reprodukcijos sėkmė.
8. Populiacijų genetinė struktūra, genetinė įvairovė. Alelių dažnį ir genetinę įvairovę įtakojantys veiksniai. Efektyvus populiacijos dydis (Ne).
9. Genetinę įvairovę ir diferenciaciją. Genetinės įvairovės vertinimas kodominantinių ir dominantinių žymenų atvejų.
10. Metapopuliacija. Metopopuliacijos modeliai. Izoliacija per atstumą. Geografinė ir genetinė distancija. Wrighto F-statistika. Genų srauto matavimo metodai. Efektyvus migrantų skaičius (Nm).
11. Analitiniai metodai molekulinėje ekologijoje. Programinės įrangos panaudojimas duomenų analizei.
12. Bioįvairovės išsaugojimas. Aplinkosaugos genetika.
13. Filogeografija
14. Molekuliniai žymenys ir natūrali atranka. Molekulinė adaptacija ir aplinkos genomika
15. Invazinių rūšių ekologija
Laboratoriniai darbai
1. APPD elektroforezės nuotraukų analizė.
2. Mikrosatelitų analizė. Elektroforezė poliakrilamidiniame gelyje. Elektroforezės nuotraukų analizė.
3. Sekvenavimo duomenų tvarkymas ir analizė panaudojant MEGA BioEdit ir BLAST programas. Mitochndrinės DNR sekų tyrimo analizė. Filogenetiniai medžiai.
4. Vidupopuliacinės ir tarppopuliacinės genetines įvairovės įvertinimas panaudojant APPD analizės duomenys ir kompiuterines programas Treecon, PopGene ir GenAlEx.
5. Mikrosatelitų duomenų analizę panaudojant GenAlEx ir GenePop programas.

Dalyko studijos valandomis

45 val. paskaitų, 15 val. laboratoriniai darbai, 3 val. žinių vertinimui, 97 val. savarankiškas darbas

Studijų rezultatų vertinimas

Studentų žinių vertinimas atliekamas kaupiamąja sistema ir susideda iš trijų dedamųjų:
Kolokviumas atlikus laboratorinius darbus bei pratybas sudaro 33% galutinio pažymio.
Tarpinė apklausa sudaro 17% galutinio pažymio. Egzaminas - 50% galutinio pažymio.

Literatūra

1. 2005, 2007 Beebee T., Rowe G. An introduction to Molecular ecology. Oxford university press.
2. 2011 Freeland J., Kirk H., Petersen S. Molecular Ecology. Wiley-Blackwell.
3. 2007 Conner J.K., Hartl D.L. Ekologinės genetikos pradmenys. Vilniaus universiteto leidykla
Papildoma literatūra
1. 2004 R. Frankham, J.D. Ballou, D.A. Briscoe. A primer for conservation genetics Cambridge University Press