ДЕНЬ ОТКРЫТЫХ ДВЕРЕЙ

КАФЕДРА ЗООЛОГИИ ПОЗВОНОЧНЫХ

Молекулярно-генетические методы в систематике и экологии

III курс, 1-й семестр

План лекций (А.А. Банникова и В.М. Малыгин)

сентябрь-ноябрь

1. Вводная лекция: молекулярные, аллозимные и цитогенетические методы и маркеры в популяционной биологии, экологии и систематике. 

2. Аллозимный анализ в систематике и популяционной биологии.

3. Кариосистематика: основное содержание и современные подходы. Значение цитогенетических исследований для выяснения репродуктивной изоляции у млекопитающих.

4. Меж- и внутрипопуляционный хромосомный полиморфизм. Вклад цитогенетики в изучение видов-двойников.

5. Митохондриальные маркеры в систематике, филогеографии и популяционной биологии.

6. Ядерные маркеры в популяционной биологии и филогеографии: секвенирование индивидуальных генов; SNP-маркеры; мультилокусный анализ: фингерпринт, RAPD, RFLP, AFLP, ISSR, IS-PCR и др.; монолокусный микросателлитный анализ;

7. Повторы ДНК как инструмент филогенетики.

Сателлитная ДНК, SINEs и LINEs.

8. Молекулярная филогенетика для user-ов: последовательности, деревья, модели и методы.

9. Современные молекулярные часы.

10. Таксономическая 'усушка' молекулярной филогенетики: молекулярная история основных линий наземных позвоночных

- молекулярная систематика амфибий и рептилий

- молекулярная систематика птиц

- молекулярная систематика млекопитающих

Практикум (В.С. Федоров и А.А. Банникова)

ноябрь-декабрь

Задача 1 - Выделение ДНК.

Задача 2 - Генетическая ПЦР-диагностика пола у птиц. 

Задача 3 - Генетическая диагностика криптических видов и интрогрессии мтДНК у млекопитающих.

Занятие 1. Приготовление рутинных препаратов хромосом обыкновенных полевок Microtus arvalis s.l. Просмотр стекол с кариотипами, подсчет хромосом и кариотипическая диагностика видов-двойников.

Занятие 2. Выделение ДНК из крови птиц и тканей млекопитающих (инструктаж, правила работы в молекулярно-генетической лаборатории и обращения с приборами; подготовка образцов и постановка проб на лизис).

Занятие 3. Выделение ДНК (фенол/хлороформная депротоинизация и высаживание пропанолом).

Занятие 4. Аналитический электрофорез ДНК в агарозе.

Постановка ПЦР: у птиц - на интрон хромохеликазы или другие ядерные маркеры; у млекопитающих - на митохондриальный ген cyt b.

Занятие 5. Диагностический электрофорез в ПААГ и генетическая диагностика пола у птиц. Рестрикция ПЦР-продуктов мтДНК с целью диагностики криптических видов млекопитающих и выявления генетической интрогрессии в присутствии других маркеров (кариотипы).

Занятие 6. Диагностический электрофорез рестриктных фрагментов и генетическая диагностика видов-двойников.

Аналитический форез геномной ДНК в агарозном геле

Литература

Звездочкой помечены статьи и книги, бумажные варианты которых имеются в кабинете молекулярной зоологии (к.553)

Абрамсон Н.И., 2006. Филогеография: итоги, проблемы, перспективы. Вестник ВОГиС. Т. 11. ? 2. С.307-331.* [скачать pdf-файл]

Антонов А.С. Геносистематика растений. Москва, 2006.*

Банникова А.А., 2004. Молекулярная филогенетика и современная систематика млекопитающих // Журнал общей биологии. Т. 65. В. 4. С. 278-305.* [скачать pdf-файл]

Гречко В.В., 2002. Молекулярные маркеры ДНК в изучении филогении и систематики // Генетика. Т. 38. ? 8. С. 1013-1033.*

Доувер Г., Флейвелл Р.(ред.), 1986. Эволюция генома. Пер. с англ. М.: Мир. 368 с.

Свердлов Е.Д., 1995. Очерки современной молекулярной генетики по курсу лекций для студентов биологического факультета МГУ // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. ? 3. С. 3-17.

Кимура М., 1985. Молекулярная эволюция: теория нейтральности.

Малярчук Б.А., Деренко М.В., 2006. Филогеографические аспекты изменчивости митохондриального генома человека // Вестник ВОГиС. Т.10. ?1. С.41-56.* [скачать pdf-файл]

Хесин Р.Б., 1984. Непостоянство генома. М.: Наука. 472 с.

Челомина Г.Н., 2006. Древняя ДНК // Генетика. Т. 42. ? 3. С.293-309.* [скачать pdf-файл]

Avise J.C., 1998. The history and purview of phylogeography: a personal reflection // Molecular Ecology. V.7. P. 371-379.

Avise J.C., 2000. Phylogeography: The history and formation of species.* [скачать pdf-файл]

Baker R.J., Bradley R.D., 2006. Speciation in mammals and the genetic species concept // J.of Mammalogy. V.87 (4):643-662.* [скачать pdf-файл]

De Jong W.W., 1998. Molecules remodel the mammalian tree // TREE. V. 13. ? 7. P. 270-275.

Hillis D.M., Moritz C. (eds.), 1996. Molecular systematics. 2-d ed.*

Hewitt G.M., 2001. Speciation, hybrid zones and phylogeography - or seeing genes in space and time // Mol. Ecol. V. 10. P. 537-549.* [скачать pdf-файл]

Hoelzel A.R., Dover G.A., Molecular genetic ecology.

Shedlock A.M., Okada N., 2000. SINE insertions: powerful tools for molecular systematics // BioEssays. V. 22. ? 2. P. 148-160.* [скачать pdf-файл]

Sibley С.G., Ahlguist L.E., Monroe B.L., 1988. A classification of the living birds of the world based on DNA-DNA hybridization studies // Auk. ? 105. P. 409-423.

Singer M.F., 1982. SINEs and LINEs: highly repeated short and long interspersed sequences in mammalian genomes // Cell. V. 28. P. 433-434.*

M. Salemi, A-M Vandamme, 2005. The Phylogenetic Handbook. *

Вопросы к зачету по курсу

'Молекулярно-генетические методы в систематике и экологии'

1. Сбор, консервирование и транспортировка образцов для молекулярно-генетического анализа.

2. Выделение ДНК: общие принципы, требования и методы.

3. Фенол-хлороформный метод выделения ДНК.

4. Генетическое определение пола (методы).

5. Генетическое определение пола с помощью генов хромохеликазы (CHD) и AD012Z.

6. Виды-двойники Microtus arvalis s.l.: кариотипическая и молекулярная диагностика.

7. Приготовление рутинных препаратов хромосом.

8. Молекулярно-генетические подходы к мониторингу диких популяций и их роль в сохранении редких и исчезающих видов.

9. Основные методы молекулярно-генетического анализа: секвенирование, мультилокусный фрагментный анализ (фингерпринт, RAPD, RFLP, ISSR-PCR, Inter-SINE PCR), монолокусный микросателлитный анализ. Микрочипы.Однонуклеотидные полиморфные ядерные сайты (SNP).

10. Признаки и их состояния в анализе аминокислотных и ДНК-последовательностей и во  фрагментном анализе ДНК.

11. Редкие геномные изменения как филогенетические маркеры.

12. Вклад молекулярной генетики в филогенетику и систематику.

13. Вклад молекулярной генетики в экологию и популяционную биологию.

14. Свойства мтДНК, которые определяют ее ценность как маркера для популяционного и микроэволюционного анализа. Последствия материнского наследования.

15. Гены мтДНК в филогении и систематике. Преимущества и недостатки.

16. Филогеография: определение, содержание и основные филогеографические подходы, методы и правила.

17. Эффективная численность, нуклеотидное и гаплотипическое разнообразие.

18. Филогеографический анализ истории формирования ареалов на примере желтогорлой Apodemus flavicollis и лесной A. sylvaticus мышей.

19. Генетическая интрогрессия.

20. Эволюция генетической изменчивости в популяции: сортировка линий, анцестральный полиморфизм, парафилия и реципрокная монофилия.

21. Демографическая история популяций и теория коалесценции.

22. Пригодность разных генов и разных участков одного и того же гена для молекулярно-генетического анализа изменчивости видов и популяций.

23. Полимеразная цепная реакция амплификации.

24. Сателлитные и диспергированные повторы ДНК как филогенетические маркеры.

25. Строение, филогенетическая ценность и примеры использования SINEs в филогенетике.

26. Филогенетическое дерево. Понятия апоморфии, синапоморфии, плезиоморфии, симплезиоморфии и сестринской группы.

27. Выравнивание последовательностей.

28. Генетическая дистанция. Дистанционные методы построения дендрограмм.

29. Дискретные методы филогенетического анализа (MP, ML, Байсовский метод).

30. Проблемы филогенетической реконструкции по генным последовательностям.

31. Бутстрэп-анализ.

32. Теория нейтральности.

33. Концепция молекулярных часов в прошлом и настоящем.

34. Молекулярные часы и филогенентика.

35. Критика теории нейтральности и концепции молекулярных часов.

36. Факторы, влияющие на скорость эволюции.

37. Вам надо продатировать некоторые филогенетические события по результатам секвенирования. Ваши действия: (1) если постоянство скоростей во всех филетических линиях не отвергается; (2) если гипотеза о постоянстве скоростей отвергнута.

38. Строгие, локальные и нестрогие молекулярные часы.

39. Общий характер современных моделей для нуклеотидных последовательностей.

40. Определение кариотипа и его основных показателей. Моно- и полиморфные по показателям кариотипа виды млекопитающих. 

41. Возможности и ограничения сравнительно-кариологического метода.

42. Меж- и внутрипопуляционный хромосомный полиморфизм, его значение в систематике и филогенетике.

43. Показатели кариотипа как диагностические признаки. Стабильность кариотипа у видов в пределах рода и семейства.

44. Роль сравнительно-кариологического метода в филогенетических исследованиях.

45. Понятие видов-двойников, вклад цитогенетики в их изучение.

Составитель - старший научный сотрудник, кандидат биологических наук Анна Андреевна Банникова. В чтении лекций принимает также участие доцент, кандидат биологических наук Василий Михайлович Малыгин. В проведении практических занятий  - научный сотрудник, кандидат биологических наук Вячеслав Владимирович Федоров