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Genetischer Fingerabdruck beim Wakenitz -Schilf

Genetischer Fingerabdruck beim Wakenitz -Schilf. ?. Hintergründe zur LOLA-Schilf-Summerschool 2010 Kursleiter: Prof. Dr. C.L. Schmidt Vortrag: PD Dr. B. Kunze (11.05.2012). Vaterschaftstest. Kriminaltechnik. Anwendungsgebiete des Genetischen Fingerabdrucks

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Genetischer Fingerabdruck beim Wakenitz -Schilf

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Presentation Transcript

  1. Genetischer Fingerabdruck beim Wakenitz-Schilf ? Hintergründe zur LOLA-Schilf-Summerschool 2010 Kursleiter: Prof. Dr. C.L. Schmidt Vortrag: PD Dr. B. Kunze (11.05.2012)

  2. Vaterschaftstest Kriminaltechnik Anwendungsgebiete des Genetischen Fingerabdrucks z.B. Vaterschaftsgutachten, Kriminaltechnik Die gleiche Technik ist auch auf Pflanzenmaterial anwendbar.

  3. Die Ausgangssituation • An der Wakenitz finden wir Schilf-Standorte, die • sich gut entwickeln (Groß Sarau, Absalonshorst) • und solche, die stark rückläufig sind (Kleiner See, • Eichholz). • Warum ist das so? • Spielen dabei genetische Faktoren eine Rolle? • Wie können wir das untersuchen?

  4. Schilf ist eine besondere Pflanze Schilf kann sich sowohl generativ (über Samen) als auch vegetativ (über Rhizomsprossen) vermehren.

  5. Schilf (Phragmites australis) Wikimedia: Kenraiz Wikimedia: Darkone Wikimedia

  6. Schilf ist eine besondere Pflanze • Schilf kann sich sowohl generativ (über Samen) als • auch vegetativ (über Rhizomsprossen) vermehren • Das bedeutet, ein Schilfbestand • kann aus vielen, genetisch • unterscheidbaren Pflanzen • bestehen … • … oder im Extremfall aus den • Nachkommen einer einzelnen • Pflanze (ein Klon) … • … oder aus einem Mosaik • verschiedener Klone.

  7. Warum ist das von Interesse ? Klonales Wachstum kann sehr vorteilhaft sein: Unter günstigen Bedingungen können schnell große Flächen besiedelt werden. Die Pflanze spart den Aufwand für die Bildung von Blüten und Samen. Klonales Wachstum kann von Nachteil sein: Verschlechtern sich die Bedingungen, so sind davon alle Individuen gleichermaßen betroffen.

  8. Wie können wir feststellen, welches dieser drei Szenarien auf das Wakenitz-Schilf zutrifft? Mit Hilfe des genetischen Fingerabdruckes der Schilfpflanzen. Hierfür müssen wir die DNA des Schilfs isolieren.

  9. Dabei begegnen wir einem Problem: Der Zellwand! Quelle: plant-wissen.de Quelle: clipartlogo.com Pflanzliche Zellwände können extrem stabil sein – die DNA ist es leider nicht!

  10. Für die DNA-Isolation kann man fertige Kits kaufen: 8 1, 2, 3 9 10 4 11 5 12 !! 6, 7 Nach der Optimierung dieser Technik (www.qiagen.com) für unsere Schilf-DNA-Präparationen (im Vorfeld der LOLA-Summerschool) umfaßte die Arbeitsvorschrift 33 !! Arbeitsschritte (statt 12 in der Originalvorschrift).

  11. Wie funktioniert ein genetischer Fingerabdruck ? - Isolation der Erbsubstanz DNA - Gezielte Vermehrung bestimmter DNA-Abschnitte mit PCR - Um Unterschiede innerhalb einer Art zu finden, vermehrt man dabei NICHT die Gene (d.h. die Protein-kodierenden Abschnitte), da auf diesen ein Selektionsdruck liegt. - Für einen genetischen Fingerabdruck vermehrt man die DNA-Bereiche zwischen den Genen, die nicht für Proteine kodieren, auf denen kein Selektionsdruck liegt, die sich also relativ leicht verändern .

  12. Zusammensetzung des Genoms

  13. 2,8 % Zusammensetzung des Genoms d.h. 3,2 Mrd. bp 38 % 1,5 % Aus: T.A. Brown, Genomes 2, BIOS Scientific Publishers

  14. Repetitive, geclusterte DNA-Sequenzen Mikrosatelliten Länge der Basiseinheit (Repeat): 2 - 9 bp Clustergröße: bis ca. 400 bp Anteil am humanen Genom: bis 3% STR-Marker: Short Tandem Repeats Minisatelliten Länge der Basiseinheit (Repeat): 10 - 100 bp Clustergröße: 10.000 - 20.000 bp VNTR-Marker: Variable Number of Tandem Repeats (Jeffrey`s Minisatelliten, 1986)

  15. Zwischen den Individuen einer Population sind die jeweiligen Clustergrößen variabel (durch unterschiedliche Repeat-Anzahlen); man spricht von einem Polymorphismus. 5 / 3 GEN 1 GEN 2 GEN 1 3 / 4 GEN 2 GEN 1 GEN 2 2 / 6 ..... und viele andere Kombinationen

  16. Mikrosatelliten-Analysen für botanische Fragestellungen Ausbreitung des Feinwurzelsystems (Brunner u. Sperisen, 2005)

  17. Ausbreitung des Feinwurzelsystems Quelle: Brunner u. Sperisen, 2005

  18. Klonales Wachstum in Seegraswiesen Quelle: (Th. Reusch, Forschungsbericht 2005, MPI für Evolutionsbiologie)

  19. DNA – haltige Zellorganellen • Zellkern • Chloroplasten • Mitochondrien Pflanzenzelle 2. 1. Quelle: Informationsdienst Wissenschaft

  20. Karte des Chloroplasten - Genoms (der Karotte) Polymorphe, intergenische Region Verändert nach: www.springerimages.com

  21. Die trnL-trnT Region im Chloroplastengenom des Schilfs Diese DNA-Sequenzen sind der Datenbank (Internet) entnommen https://www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/

  22. Mikrosatelliten-Polymorphismus im Kerngenom des Schilfs Quelle: www.ncbi.nlm.nih.gov/genbank/ Welche DNA-Sequenzen wird das Wakenitz-Schilf an dieser Stelle des Genoms aufweisen ? Finden wir die gleichen Polymorphismen oder neue ? Können wir die vier Schilfstandorte genetisch unterscheiden ?

  23. Zusammenfassung der genetischen Untersuchungen am Wakenitz-Schilf (Stand: Mai 2012) 1/11 Absalonshorst 2/11 Absalonshorst 12/12 Eichholz 9/9 Kleiner See 8/11 Absalonshorst 9/9 Groß Sarau Kernmarker: A1, A2, B1, C1, C2, C5 Chloroplastenmarker: CpI, CpII

  24. TMS – LOLA – Schilfprojekt Vom Wissen zum Handeln ............ Gefördert durch die

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