Metody mapowania
genomów
Mapowanie genomu
Tradycyjnie metody mapowania genomów dzieli się na 2 poniższe kategorie.
1. Mapowanie genetyczne
" Opiera się na stosowaniu technik genetycznych do konstruowania map pokazujących
pozycje genów:
a) Badanie rodowodów
b) Eksperymentalne populacje mapujące
c) U bakterii: koniugacja, transdukcja, tranformacja
2. Mapowanie fizyczne
" Wykorzystuje techniki biologii molekularnej do bezpośredniego, fizycznego badania
cząsteczek DNA:
a) Mapowanie restrykcyjne
b) Hybrydyzacja fluorescencyjna in situ (FISH, ang. fluorescent in situ hybridization)
c) Mapowanie miejsc znaczonych sekwencyjnie (STS, ang. sequence tagged site)
Technologie mapowania genetycznego
1. Analiza sprzężeń oparta na badaniach rodowód
(ang. Pedigree-based genetic linkage analysis)
2. Mapowanie z wykorzystaniem map genetycznych i planowanych
eksperymentów hodowlanych (populacje mapujące)
" Cechy jakościowe
" Cechy ilościowe (ang. QTL mapping)
3. Mapowanie asocjacyjne (ang. association mapping) i mapowanie na
podstawie nierównowagi wynikającej ze sprzężenia (LD, ang. linkage
disequilibrium).
 - Mapowanie genetyczne -
Przeprowadzenie analizy sprzężeń
u różnych typów organizmów
Analiza sprzężeń oparta na badaniach rodowód
Inheritance of the X-linked gene
for hemophilia
Figure 4.17a:
Chart of hemophilia transmission among Queen
Victoria's descendants
Figure 4.17b:
Tsar Nicholas II, Tsarina Alexandra, and
their children
Figure 3.22a Genomes 3 (� Garland Science 2007)
Figure 3.22b Genomes 3 (� Garland Science 2007)
Figure 3.22c Genomes 3 (� Garland Science 2007)
 - Mapowanie genetyczne -
Przeprowadzenie analizy sprzężeń
u różnych typów organizmów
Planowane eksperymenty hodowlane
(populacje mapujące)
Producing lines for QTL identification and mapping
Figure 4-17
IMSR (International Mouse Strain Resource)
" The IMSR (International Mouse Strain Resource) is a searchable online database of mouse strains and stocks
available worldwide, including inbred, mutant, and genetically engineered mice.
" It aims to promote the use of the mouse as a model organism for research into human disease, as well as into
mammalian physiology and genetics.
" Inbred strains are defined as those derived from 20 or more consecutive sister x brother matings. Residual
heterozygosity will essentially be eliminated by F60.
Zrekombinowane linie wsobne
Recombinant inbred lines
100 % Heterozygote
Hybride
Single Seed Descendant
RIL
100 % Homozygote  Eternal population
F9-F10
Mapowanie przy użyciu markerów
molekularnych
1. Populacja mapująca
2. Wybór markerów molekularnych
3. Metody oceny sprzężenia
4. Integracja map genetycznych i fizycznych
Część obserwowanej zmienności ma podłoże genetyczne
Ekotyp 3 Ekotyp 5 Ekotyp 6 Ekotyp 7 Ekotyp 8 Ekotyp 9
Ekotyp 4
Ekotyp 1 Ekotyp 2
Warunki optymalne
Warunki stresowe 1
Warunki stresowe 2
Warunki stresowe 3
Cel : poznanie genetycznego i molekularnego
podłoża obserwowanej cechy
1. Otrzymanie odmian roślin bardziej odpornych np. na
przymrozki
2. Lepsze zrozumienie molekularnych mechanizmów
odpowiedzi roślin na niskie temperatury
3. Charakterystyka genu (-ów)
4. Poznanie lokalizacji genu w genomie - mapowanie
Mapping Strategy
No mapping population is available
Generation of backcross population:
Backcrosses following chlorotic phenotype
Ekotyp A Ekotyp B
x
4�C
F1
No chlorotic phenotype
screen
1 recessive gene is expected to
be involved in chlorotic
phenotype or more closely
linked genes
4�C
F2 25 % of chlorotic plants
screen
Poszukiwanie markera sprzężonego z występowaniem chlorozy
w niskich temperaturach 4 �C
Linia blisko
Ekotyp B
Ekotyp A
Izogeniczna (NIL)
Brak chlorozy
Chloroza w 4 �C Chloroza w 4 �C
w 4 �C
" Poszukiwanie markera sprzężonego z cechą z wykorzystaniem map polega na analizie segregujących potomstw
kontrolowanych krzyżowań między homozygotycznymi formami o skrajnie różnych wartościach danej cechy (tu:
chlorozy). W tym celu wyprowadzane są linie blisko izogeniczne.
" Linia blisko izogeniczna  różni się wyłącznie pod względem alleli w locus  naszego genu i w sąsiednich, silnie
sprzężonych loci. Różnice międzyliniowe są rezultatem zróżnicowania alleli w badanym regionie (szybkie znalezienie
markera bardzo silnie sprzężonego z naszą cechą).
FENOTYPY
GENOTYPY
Marker silnie sprzężony (= marker ko-segregujący) z cechą
Ekotyp A Ekotyp B NIL
Allele B Allele B
Allele A Allele B
u� v�
u� v�
Polimorfizm (np. zróżnicowana
Allel B (AT)10
migracja prążków w żelu)
u�
v�
Allel A (AT)30
Marker silnie sprzężony (= marker ko-segregujący) z cechą
Ekotyp A Ekotyp B NIL
Ekotyp B
NIL
Allele A Allele B
u� v�
Allel B (AT)10
u�
v�
Allel A (AT)30
80
70
60
Ekotyp A Ekotyp B NIL
50
40
Przykład markera
30
sprzężonego
20
Ekotyp A Ekotyp B NIL
10
Green at 4C
Chlorotic at 4C
0
Ekotyp A Het Ekotyp B
Allelic values
% of individious
Czy wszystkie rośliny chlorotyczne powinny być homozygotą BB w locus
markera sprzężonego z badaną cechą (chlorozą) ?
Allel A (AT)30
Ekotyp A
Allel A (AT)30
Allel B (AT)10
Allel B (AT)10
Ekotyp B
100
90
80
70
60
50
Przykład markera
40
sprzężonego
30
20
10
Green at 4C
0
Chlorotic at 4C
Ekotyp A Het Ekotyp B
Allelic values
% of individious
Metoda identyfikacji pozycji genu = locus sprzężonego z markerem
molekularnym
M i m są różnymi allelami markera M, wyróżnionymi np.: elektroforetycznie
Markery położone blisko  naszego locus
gen
ko-segregują z nim. Markery sprzężone są
wykryte przy pomocy testu ANOVA.
Markery DNA używane są do
mapowania genów dzięki częstości
rekombinacji z genami sprzężonymi.
80
70
60
50
Przykład markera
40
sprzężonego
30
20
10
Green at 4C
0
Chlorotic at 4C
Ekotyp A Het Ekotyp B
Allelic values
Poniżej markery niesprzężone
50
60
45
50
40
35
40
30
120
25
30
20 100
20
15
80
10
10
5
60
0
0
Ler Het Hog
Ler Het Hog
40
Allelic values
Allelic values
20
60 70
0
60
Ler Het Hog
50
Allelic values
50
40
40
30
30
20
20
10
10
0 0
Ler Het Hog Ler Het Hog
Allelic values Allelic values
% of individious
% of individious
% of individious
% of individious
% of individious
% of individious
Wysoce polimorficzny marker molekularny (mikrosatelita)
u� v�
Allel 1
Allel 2
Allel 3
Allel 4
Allel 5
Allel 4
Allel 4
Allel 1
Ekotypy
A B C D E F G H
Allele
Rozmieszczenie markerów molekularnych na mapie
1 mapa 2 mapa
Chr. I II III IV V Chr. I II III IV V
Pozycje polimorficznych markerów molekularnych
M3 M2 M5
M1
M4
Fine-mapped region
Fenotyp
Plant# Phenotype Marker 1 Marker 3 Marker 4 Marker 2 Marker 5
2 1 1? 1
31.3-50
2 1 1 1
32.3-30
2? 1 1 1
32.3-71
2 1 1 1
33.5-9
2? 1 1 1
33.5-56
2 2 1 1
33.3-29
2 2 2 1 1
32.4-26
2 2 2 1 1
33.4-47
1 2 2 2
31.3-63
1 2 2 2
31.4-78
3 2 2 2 2
31.2-70
3 3 2 2 2
31.5-94
3 3 2 2 2
33.3-85
3 3 3 2 2
32.3-28
3 3 3 2 2
32.5-7
3 3 3 3 2
31.2-51
3 3 3 3 2
31.4-16
2 3 3 3 3
31.2-14
2 3 3 3 3
31.4-51
2 3 3 3 3
33.4-34
2 3 3 3 3
33.4-38
2 3 3 3 3
33.5-31
1 1 1? x
33.5-38
BC3F2
Dostępność map fizycznych i sekwencji genomu
Arabidopsis thaliana pozwala na bezpośrednie wyselekcjonowanie
genów kandydujących w rejonie zmapowanym
 - Mapowanie genetyczne -
Przeprowadzenie analizy sprzężeń
u różnych typów organizmów
Mapowanie genetyczne u baterii:
koniugacja, transdukcja, tranformacja
Figure 3.23 Genomes 3 (� Garland Science 2007)
Figure 3.24 Genomes 3 (� Garland Science 2007)