Odhad genetické proměnlivosti v ohrožených populacích s využitím genealogických i molekulárně genetických informací

Ing. Karolína Machová

Doctoral thesis

Estimation of genetic variability of endangered populations using genealogical and molecular genetic information

Abstract:

Problematika genetické rozmanitosti je v posledních letech stále diskutovanější. Ve volné přírodě dochází k úbytku druhové diverzity hlavně ztrátou přirozených habitatů a hospodářské druhy ohrožuje globalizace a intenzifikace chovu. Monitoring a přesný odhad genetické variability i jejích ztrát je nezbytným předpokladem zachování druhů, poddruhů a plemen pro budoucnost. Cílem této práce byla podrobná analýza genetické variability dvou plemen valašské a šumavské ovce a volně žijícího zubra evropského. Prostřednictvím řady genetických analýz byla vyhodnocena data z rodokmenu a molekulárně genetických markerů. U obou plemen ovcí i u zubra byly zaznamenány ztráty genetické diverzity. U valašské ovce je ztráta výraznější než u šumavské ovce, genofond šumavské ovce je však nehomogenní a ve srovnání s jinými plemeny se jeví jako složený ze dvou subpopulací. Stupeň genetické diverzity šumavské a valašské ovce byl srovnatelný napříč různými druhy analýz, ať už byl vypočítán na základě rodokmenů nebo molekulárních markerů. Hodnoty genetické variability zaznamenané u zubra jsou rovněž nízké, ale zároveň ještě silně nadhodnocené vlivem metodiky záznamů rodokmenové knihy. Podařilo se ale díky nim odhalit genetický vliv nížino-kavkazské linie v nížinné linii, která je udržována jako čistokrevný poddruh. U obou plemen ovcí byly identifikovány oblasti s vysokým stupněm homozygotnosti, v nichž by se potenciálně mohly nacházet geny specifické pro plemeno konzervované v těchto oblastech vlivem selekce. Variabilita ovčích plemen ve starším historickém měřítku je ze vzorků získaných z živých jedinců sledovatelná pomocí nerekombinantních úseků DNA. Rešerše provedená v této oblasti naznačila možný původ a společné vzdálené předky obou českých národních plemen ovcí. Nicméně oblast zkoumání variability specificky samčího regionu chromozomu Y a mitochondriální DNA ovcí je stále ještě v začátcích.

Abstract:

The issue of genetic diversity has been increasingly discussed in recent years. In the wild, there is a decrease in species diversity mainly due to the loss of natural habitats, and economic species are threatened by globalization and intensification of breeding. Monitoring and accurate estimation of genetic variability and its losses is a prerequisite for the preservation of species, subspecies, and breeds for the future. The aim of this work was a detailed analysis of the genetic variability of two breeds of Wallachian and Sumava sheep and wild European bison. Pedigree data and molecular genetic markers were evaluated through a series of genetic analyses. Losses of genetic diversity were recorded in both sheep breeds and European bison. In the Wallachian sheep, the loss is more pronounced than in the Sumava sheep, however, the gene pool of the Sumava sheep is more heterogenous compared to other breeds and appears to be composed of two subpopulations. The degree of genetic diversity of Sumava and Wallachian sheep was comparable across different types of analyses, whether calculated based on pedigrees or molecular markers. The values of genetic variability recorded in the European bison are also low, but at the same time still strongly overestimated due to the influence of the pedigree book record methodology. Those records, however, revealed a genetic influence of the lowland-Caucasian line in the lowland line, which is maintained as a pure-blood subspecies. Regions of high homozygosity were identified in both sheep breeds, potentially harboring breed-specific genes conserved in these regions through selection. Variability of sheep breeds on an older historical scale is traceable from samples obtained from living individuals using nonrecombinant stretches of DNA. Research carried out in this area indicated a possible origin and common remote male ancestors of both Czech national sheep breeds. However, the field of investigating the variability of the male-specific region of the Y chromosome and mitochondrial DNA in sheep is still in its beginnings.

Keywords

genetická diverzita, mikrosatelity, SNP, genealogická analýza, haplotypy, plemena ovcí, zubr evropský

Keywords

genetic diversity, microsatellites, SNP, genealogical analysis, haplotypes, sheep breeds, European bison

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 5. 8. 2023

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Luboš Vostrý, Ph.D.
• Reader: Tomáš Urban, externi, Radovan Kasadra, externi, Gábor Mészáros, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Doctoral programme:
Applied Animal Science