Zavedení praktické výuky metod studia DNA v systematice a

ekologii rostlin

1854/2004F4 / a

Karol Marhold & Tomáš Fér

Cíle projektu

• zavedení praktické výuky metod studia DNA do magisterského a doktorandského stupně studia systematické a ekologické botaniky

• seznámení studentů s některými metodami molekulárních markerů

• zařazení informace o praktickém cvičení do Studijního informačního systému (SIS) PřF UK

• příprava pracovních návodů a studijních materiálů pro studenty

• tvorba webové stránky s informacemi o kurzu

Postup řešení

1. zavedení teoretické přednášky o metodách studia DNA

2. vytvoření webové stránky k této přednášce3. zavedení praktického kurzu metod studia

DNA4. příprava textů s návody pro praktické cvičení5. vytvoření webové stránky s informacemi o

metodách a praktickém cvičení

Zavedení teoretické přednášky „Využití molekulárních markerů v

systematice a populační biologii rostlin“

• přednáška jako volitelná pro magisterské i doktorské studium

• přednášku absolvovalo v ZS 2004/2005 cca 15 studentů

• 9 dvouhodinových lekcí, ke každé vytvořena powerpointová prezentace

Sylabus přednášky „Využití molekulárních markerů v

systematice a populační biologii rostlin“1. molekulární markery - charakteristika, rozdíly, přehled technik2. molekulární markery – přehled aplikací a možných otázek3. isozymy - elektroforéza, vyhodnocování kodominantních dat, populační

genetika4. DNA - struktura, metody studia, PCR techniky, aplikace, RAPD5. AFLP - princip, výhody, využití, vyhodnocování dominantních dat6. restrikční techniky (RFLP, PCR-RFLP), specifika cpDNA, fylogeografie7. mikrosatelity - jaderné, chloroplastové, izolace, vyhodnocování dat, využití8. sekvenování - chloroplastová a jaderná DNA, výhody a použití sekvenování

různých genů9. shrnutí metod a problematiky

každá přednáška zahrnuje vysvětlení teorie a diskusi nad přečtenými odbornými články

Vytvoření webové prezentace k teoretické přednášce

http://botany.natur.cuni.cz/fer/markers/

• prezentace

• články ke čtení

• odkazy na literaturu

• odkazy na další webové zdroje

• odkazy na specifický software

Zavedení praktického kurzu„Molekulární markery v systematice a

populační biologii rostlin“

• praktické cvičení pro magisterské a doktorandské studium systematické a ekologické botaniky

• volně navazuje na přednášku• týdenní praktické cvičení v DNA laboratoři• během 4 turnusů v ZS 2004/2005 absolvovalo kurz

cca 30 studentů• sylabus kurzu je k nalezení na adrese

https://twinsen.natur.cuni.cz/sis/predmety/kod.php?kod=B120C44

Syllabus praktického cvičení

1. den – extrakce DNA, měření koncentrace, ředění DNA

2. den – PCR, RAPD – test primerů, elektroforéza, horizontální agarosový gel

3. den – PCR-RFLP (I) - amplifikace cpDNA

4. den – PCR-RFLP (II) - štěpení získaných PCR produktů, vertikální polyakrylamidový gel

5. den – vyhodnocování dat použitím specializovaného software - indexy diverzity a podobnosti, tvorba stromů, PCoA, AMOVA

Extrakce DNA

izolovaná DNA

1. nanesení DNA na 0.8% agarosový gel

2. změření koncentrace a čistoty DNA fotometrem

RAPD

PCR-RFLP cpDNA

1. PCR amplifikace(horizontální agarosový gel)

2. restrikce použitím endonukleáz(vertikální polyakrylamidový gel)

Vyhodnocování dat

306/5307/3

308/1

308/3309/1

306/4

307/1306/3

308/4308/2

310/1307/2

309/3309/2

evahanka

Axis 10,30,20,10-0,1-0,2-0,3

Axi

s 2

0,35

0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

0

-0,05

-0,1

-0,15

-0,2

309230723101

3093

30813073

3065

3084

3082

3083

3091

30633071

3064

1. tvorba dendrogramů (program TreeCon)

2. PCoA(program SYNTAX)

Vyhodnocování dat

Populace Shannonův index diverzity

% polymorfních lokusů

Počet polymorfních lokusů

Počet jedinců v populaci

306 0,1002 14,71 5 3 307 0,2343 44,12 15 3 308 0,2896 50,00 17 4 309 0,2143 41,18 14 3 310 - - - 1

3. populační srovnání (program PopGen)

4. AMOVA(program Arlequin)

Vytvoření textů s návody pro praktické cvičení

• PDF soubor s návody a protokoly pro studenty

• možno nalézt na adresehttp://botany.natur.cuni.cz/dna/download/protokoly.pdf

Texty pro praktické cvičení

Rozděleny do několika částí:

• A. PROTOKOLY (extrakce DNA, RAPD, PCR-RFLP)

• B. NÁVODY (zacházení s přístroji, příprava elektroforetických gelů)

• C. Vyhodnocování dat (využití specifického software)

• Přílohy (tabulky primerů, obrázky žebříčků...)

Vytvoření webové stránky o metodách studia DNA

http://botany.natur.cuni.cz/dna/

• přehled metod• protokoly k jednotlivým metodám• možnosti použití metod• způsoby vyhodnocování získaných dat• tabulky s údaji o různých primerech• odkazy na další webové zdroje

Shrnutí

• zavedení teoretické přednášky o metodách studia DNA + webové prezentace

• zavedení praktického cvičení• zařazení obou do studijních plánů a SIS PřF UK• vytvoření návodů a protokolů pro studenty• vytvoření webové stránky o metodách studia

DNA

Čerpání financí (185 tis.)

• drobný dlouhodobý majetek (90 tis.)• thermomixer Eppendorf• sada čtyř pipet• elektronická pipeta

• knihy – 3 knihy (4 tis.)• spotřební materiál (80 tis.)

• chemikálie pro PCR, RAPD a PCR-RFLP• spotřební laboratorní materiál (špičky, eppendorfky, PCR

zkumavky, rukavice…)• odměny + pojištění (8+3 tis.)