Bi6589 Metody rostlinné taxonomie

Přírodovědecká fakulta
jaro 2017
Rozsah
0/2/0. 2 kr. Ukončení: z.
Vyučující
Mgr. Petr Šmarda, Ph.D. (cvičící)
Garance
Mgr. Petr Šmarda, Ph.D.
Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Kontaktní osoba: Mgr. Petr Šmarda, Ph.D.
Dodavatelské pracoviště: Ústav botaniky a zoologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Předpoklady
! B6589 Metody rostlinné taxonomie
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je nabízen i studentům mimo mateřské obory.
Mateřské obory/plány
předmět má 7 mateřských oborů, zobrazit
Cíle předmětu
Teoretické i praktické uvedení do základních laboratorních, molekulárně biologických a bioinformatických metod rostlinné biosystematiky.
Výstupy z učení
Student získá teoretické znalosti základních laboratorních, molekulárně biologických a bioinformatických metod rostlinné biosystematiky.
Student získá základní praxi v molekulárně biologické, cytometrické a karyologické laboratoři.
Student bude schopen zpracovávat hrubá sekvenční data či data z fragmentačních analýz a podle řešeného problému zvolit a použít vhodný bioinformatický nástroj k jejich následné analýze (např. ke konstrukci fylogeneze, selekční analýze či analýze genetické diverzity druhů a populací).
Osnova
  • 1) Úvodní hodina
    - Představení předmětu, sylabus, proškolení studentů pro práci v laboratoři
    2) Izolace nukleových kyselin
    - Základní principy izolace DNA/RNA; izolace metodou CTAB, izolace pomocí komerčního kitu
    - Praktické cvičení
    3) PCR
    - Princip metody polymerázové řetězové reakce (PCR) a její modifikace
    - Praktické cvičení
    4) Elektroforéza
    - Principy, varianty, vyhodnocení elektroforetických gelů
    - Praktické cvičení
    5) Průtoková cytometrie
    - Principy metody průtokové cytometrie a její aplikace při stanovení velikosti genomu, poměru AT/GC bazí v genomu, stupně ploidie, endopolyploidie a rozmnožovacího systému (sexuální vs. apomixie)
    - Praktické cvičení
    6) Průduchy a karyologie
    - Nukleotypový efekt
    - Metody měření velikosti buněk (průduchů)
    - Počítání chromozomů
    - Praktické cvičení
    7) Sekvenování a základy práce se sekvencemi
    - Principy sekvenovacích technik: Sangerovo sekvenování, sekvenování nové generace (NGS)
    - Práce se sekvenčními databázemi (GenBank, Blast), formáty sekvenčních souborů
    - Základy práce se sekvencemi v programu MEGA (kódující a nekódující sekvence, nukeotidové a aminokyselinové sekvence, translace, genetický kód)
    - Praktické cvičení
    8) Alignment sekvencí
    - Základní principy alignovacích metod
    - Alignment nukleotidů, aminokyselin, kodonů
    - Alignovací software a webová rozhraní (MEGA, PRANK, GUIDANCE, BAli-Phy)
    - Praktické cvičení
    9) Konstrukce fylogeneze, analýza selekčních režimů
    - Základní principy metod pro konstrukci fylogenetických stromů (Neighbor-joining, maximum parsimony, maximum likelihood, Bayesovské metody)
    - Datace fylogeneze pomocí fosilií
    - Analýza selekčních režimů působících na kódující geny
    - Praktické cvičení
    10) Molekulární markery pro populační analýzy
    - Typy molekulárních markerů; dominantní x kodominantní markery
    - Příkladové studie
    - Práce s daty z fragmentační analýzy
    - Software
    - Tvorba binární matice
    11) Základy populační analýzy I
    - PCoA, podobnostní stromy
    - Genetická diverzita x divergence
    - Prostorová struktura populací (AMOVA, prostorová autokorelace)
    12) Základy populační analýzy II
    - Práce v programu STRUCTURE, interpretace dat
    13) METACENTRUM
    - Využití výpočetních kapacit projektu METACENTRUM v případech velkých datových souborů a úloh náročných na výpočetní čas. Skripty pro vybraný software
    - Odevzdání zápočtových prací
Literatura
  • HEYWOOD, V. H. Modern methods in plant taxonomy. 1. vyd. London & New York: Academic Press, 1968, 312 s. ISBN 68-9103. info
Výukové metody
Výuka probíhá formou teoretických přednášek a praktických cvičení. Probírané metodické přístupy si studenti prakticky vyzkouší přímo v laboratoři a při práci s vybranými softwary. Studenti budou pravidelně vypracovávat domácí úkoly, jejichž splnění je podmínkou pro vstup do následující hodiny, neboť domácí úkol často zahrnuje přípravu dat potřebných pro příští lekci.
Metody hodnocení
Podmínkou k zápočtu je vypracování dvou protokolů ze samostatného zpracování hrubých dat (např. od sekvencí po datovaný fylogenetický strom nebo od hrubých AFLP dat po genetickou strukturu populace vizualizovanou v programu STRUCTURE) a jejich následnou interpretaci. K úspěšnému absolvování je nutná účast v hodinách. Možné jsou dvě neomluvené absence. V případě neomluvených absencí však neodpadá povinnost vypracovat případný domácí úkol na následující lekci.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Výuka probíhá každý týden.
Předmět je zařazen také v obdobích jaro 2008 - akreditace, jaro 2011 - akreditace, jaro 2003, jaro 2004, jaro 2005, jaro 2006, jaro 2007, jaro 2008, jaro 2009, jaro 2010, jaro 2011, jaro 2012, jaro 2012 - akreditace, jaro 2013, jaro 2014, jaro 2015, jaro 2016, jaro 2018, jaro 2019, podzim 2019, podzim 2020, podzim 2021, podzim 2022, podzim 2023, podzim 2024.