The lecture is taught in English. Study literature and tutorials are given in English. The lecture comprises traditional as well as modern methods of molecular markers (incl. NGS) and their use for various applications in plant systematics and population biology. The important parts are discussions of scientific papers.
Due to the current restrictions, the lecture is partly organized via Google Meet, see https://meet.google.com/uqo-wovw-pgm, partly by individual consultations.
Last update: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D. (30.09.2020)
The lecture is taught in English. Study literature and tutorials are given in English. The lecture comprises traditional as well as modern methods of molecular markers (incl. NGS) and their use for various applications in plant systematics and population biology. Important part are discussions about scientific papers.
Přednáška teoreticky probírá tradiční i moderní metody molekulárních markerů (včetně NGS) a jejich využití při řešení nejrůznějších
otázek v systematice a populační biologii rostlin. Podstatná část je věnována diskuzím nad přečtenými články z
odborných časopisů.
Kvůli současným omezením je přednáška částečně organizována přes Google Meet, https://meet.google.com/uqo-wovw-pgm, částečně pomocí individuálních konzultací.
Literature -
Last update: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D. (30.09.2020)
Basic literature:
Weising K. et al. (2005): DNA fingerprinting in plants. Principles, methods, and applications. 2nd edition.
Avise J.C. (2004): Molecular markers, natural history and evolution. 2nd ed.
Beebee T. & Rowe G. (2008): An introduction to molecular ecology.
Lowe A. et al. (2004): Ecological Genetics: Design, Analysis, and Application.
Bromham L. (2008): Reading the story in DNA. A beginner's guide to molecular evolution.
Jennings W.B. (2017): Phylogenomic data acquisition. Principles and practice.
Bleidorn Ch. (2017): Phylogenomics. An introduction.
Recommended literature:
Baker A.J. (2000): Molecular methods in ecology.
Karp A. et al. (1998): Molecular tools for screening biodiversity.
Ouborg N.J. et al. (1999): Population genetics, molecular markers and the study of dispersal in plants. J. Ecol. 87:551-568.
Hartl & Clark (2006): Principles of Population Genetics.
Soltis D.E. & al. [eds.] (1998): Molecular systematics of plants.II. DNA sequencing.
Hollingsworth & al. [eds.] (1999): Molecular systematics and plant evolution.
Last update: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D. (24.10.2019)
Basic literature:
Weising K. et al. (2005): DNA fingerprinting in plants. Principles, methods, and applications. 2nd edition.
Avise J.C. (2004): Molecular markers, natural history and evolution. 2nd ed.
Beebee T. & Rowe G. (2008): An introduction to molecular ecology.
Lowe A. et al. (2004): Ecological Genetics: Design, Analysis, and Application.
Bromham L. (2008): Reading the story in DNA. A beginner's guide to molecular evolution.
Jennings W.B. (2017): Phylogenomic data acquisition. Principles and practice.
Bleidorn Ch. (2017): Phylogenomics. An introduction.
Recommended literature:
Baker A.J. (2000): Molecular methods in ecology.
Karp A. et al. (1998): Molecular tools for screening biodiversity.
Ouborg N.J. et al. (1999): Population genetics, molecular markers and the study of dispersal in plants. J. Ecol. 87:551-568.
Hartl & Clark (2006): Principles of Population Genetics.
Soltis D.E. & al. [eds.] (1998): Molecular systematics of plants.II. DNA sequencing.
Hollingsworth & al. [eds.] (1999): Molecular systematics and plant evolution.
Requirements to the exam -
Last update: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D. (25.10.2019)
Part of the exam: 1. Two tests with ten multiple-choice questions each (minimum 70% success is required) 2. Presentation of selected paper from impact journal, reading and understanding of another two. Discussion about the explained topics with the lecturer and other students.
Last update: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D. (25.10.2019)
Part of the exam: 1. Two tests with ten multiple-choice questions each (minimum 70% success is required) 2. Presentation of selected paper from impact journal, reading and understanding of another two. Discussion about the explained topics with the lecturer and other students.
Součásti zkoušky: 1. Dva průběžné testy, každý obsahuje deset otázek s možností více správných odpovědí (vyžadována je min. 70% úspěšnost) 2. Prezentace vybraného nebo přiděleného článku z odborného časopisu, přečtení a porozumění dalších dvou. Schopnost diskutovat o dané problematice s přednášejícím a dalšími studenty.
Syllabus -
Last update: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D. (24.10.2019)
1. molecular markers - characteristics of molecular data, an overview of techniques, differences among marker types 2. molecular markers - the use of markers for various applications and problem solutions 3. isozymes - electrophoresis, enzyme types, methods of evaluations of isozyme gels, codominant data and their evaluation, basics of population genetics, genetic diversity, population variability and structure, F statistics, use of isozymes in systematics, relationships between plant traits and isozyme diversity 4. DNA, dominant markers (RAPD, ISSRs, AFLP) - genetic information, genome structure, approaches to study of DNA, PCR principle, RAPD, ISSRs, AFLP - principles, (diss)advantages, evaluation of dominant marker data, use in determining of clonal structure, genetic variability distribution, phylogenetics of closely related species, population studies, statistical techniques and software overview for evaluation of variability and detection of the structure in the data 5. restriction techniques (RFLP, PCR-RFLP), chloroplast DNA - principle and use of restriction endonucleases, RFLP (Southern blotting), PCR-RFLP (use of universal primers for study of variable genome regions), specificity of cpDNA (non-recombinant, haploid, uniparental inheritance, conservative) and its use in hybridisation and seed dispersal studies, pollen/seed ratio in total gene flow, phylogeography - postglacial migrations 6. microsatellites - types and variability of simple sequence repeats, nuclear and chloroplast microsatellites, isolation of microsatellite regions and primer design, evaluation of the data (codominance, high variability), mutational models, specific statistics and software, parentage analysis, population and systematics studies 7. classical sequencing - the principle of dideoxy sequencing, use of automated sequencer, sequencing of chloroplast DNA (rbcL, trnL-F, non-coding regions), DNA evolutionary models, tree-building approaches molecular clocks, saturation, gene banks 8. sequencing 2 - sequencing of nuclear DNA (ITS, rDNA genes, low-copy genes), advantage and use of different genes and intergenic regions 9. next-generation sequencing (NGS) - overview and principle of the basic technologies, approaches, data evaluation, application overview 10. Hyb-Seq and phylogenomics - principle of the methods, application examples, phylogenomic data evaluations, gene tree vs. species tree 11. RADseq and population genomics - different RADseq modifications (original RAD, 2bRAD, GBS, ddRAD, ezRAD), RADseq data properties and evaluation, applications - phylogenetics, phylogenomics (selection, adaptation, diversification, hybridization)
Each lecture consists of two following parts: 1. presentation and discussion of two papers related to the topic of the previous lesson (with emphasis on both, systematics and population biology) 2. explaining the molecular technique, showing examples of the data and methods of their evaluation, examples of the use of the technique for solving diverse problems
The course is taught with the support of the project reg. number CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362
Last update: Mgr. Tomáš Fér, Ph.D. (25.10.2019)
1. molecular markers - characteristics of molecular data, an overview of techniques, differences among marker types 2. molecular markers - the use of markers for various applications and problem solutions 3. isozymes - electrophoresis, enzyme types, methods of evaluations of isozyme gels, codominant data and their evaluation, basics of population genetics, genetic diversity, population variability and structure, F statistics, use of isozymes in systematics, relationships between plant traits and isozyme diversity 4. DNA, dominant markers (RAPD, ISSRs, AFLP) - genetic information, genome structure, approaches to study of DNA, PCR principle, RAPD, ISSRs, AFLP - principles, (diss)advantages, evaluation of dominant marker data, use in determining of clonal structure, genetic variability distribution, phylogenetics of closely related species, population studies, statistical techniques and software overview for evaluation of variability and detection of the structure in the data 5. restriction techniques (RFLP, PCR-RFLP), chloroplast DNA - principle and use of restriction endonucleases, RFLP (Southern blotting), PCR-RFLP (use of universal primers for study of variable genome regions), specificity of cpDNA (non-recombinant, haploid, uniparental inheritance, conservative) and its use in hybridisation and seed dispersal studies, pollen/seed ratio in total gene flow, phylogeography - postglacial migrations 6. microsatellites - types and variability of simple sequence repeats, nuclear and chloroplast microsatellites, isolation of microsatellite regions and primer design, evaluation of the data (codominance, high variability), mutational models, specific statistics and software, parentage analysis, population and systematics studies 7. classical sequencing - the principle of dideoxy sequencing, use of automated sequencer, sequencing of chloroplast DNA (rbcL, trnL-F, non-coding regions), DNA evolutionary models, tree-building approaches molecular clocks, saturation, gene banks 8. sequencing 2 - sequencing of nuclear DNA (ITS, rDNA genes, low-copy genes), advantage and use of different genes and intergenic regions 9. next-generation sequencing (NGS) - overview and principle of the basic technologies, approaches, data evaluation, application overview 10. Hyb-Seq and phylogenomics - principle of the methods, application examples, phylogenomic data evaluations, gene tree vs. species tree 11. RADseq and population genomics - different RADseq modifications (original RAD, 2bRAD, GBS, ddRAD, ezRAD), RADseq data properties and evaluation, applications - phylogenetics, phylogenomics (selection, adaptation, diversification, hybridization)
Each lecture consists of two following parts: 1. presentation and discussion of two papers related to the topic of the previous lesson (with emphasis on both, systematics and population biology) 2. explaining the molecular technique, showing examples of the data and methods of their evaluation, examples of the use of the technique for solving diverse problems
1. molekulární markery - charakteristika dat získaných molekulárními technikami, přehled technik, rozdíly mezi markery 2. molekulární markery - využití z různých hledisek a pro různé aplikace a otázky 3. isozymy - elektroforéza, typy enzymů, způsoby hodnocení isozymových gelů, kodominantní data a jejich vyhodnocování, základy populační genetiky a využití kodominantních molekulárních dat ke zjištění míry diverzity, populační variabilita, populační struktura, F statistika, použití isozymů v systematice, vztah mezi vlastnostmi rostlin a isozymovou diverzitou 4. DNA, dominantní markery (RAPD, ISSRs, AFLP) - genetická informace, struktura genomu, přístupy ke studiu DNA, princip PCR technik, RAPD, ISSRs, AFLP - principy, (ne)výhody metod, způsob vyhodnocování dominantních dat, použitelnost metody pro zjišťování klonální struktury, distribuce genetické variability, fylogenetice blízce příbuzných druhů, použití v různých populačně-biologických studiích, statistické techniky a přehled software pro hodnocení variability a zjišťování struktury v datech 5. restrikční techniky (RFLP, PCR-RFLP) - princip a využití restrikčních endonukleáz, klasická RFLP (Southern blotting), PCR-RFLP (využití univerzálních primerů pro studium variabilních oblastí genomu), specifika cpDNA (nerekombinace, haploidie, uniparentální přenos, konzervativnost) a její využití pro studium hybridizace, šíření semen, podíl přenosu pylu a semen na celkovém genovém toku, fylogeografie - studium postglaciální migrace 6. mikrosatelity - typy a variabilita tandemových repetitivních sekvencí, jaderné a chloroplastové mikrosatelity, izolace mikrosatelitových oblastí a design primerů, vyhodnocování dat (kodominance, vysoká variabilita), mutační modely mikrosatelitů, specifická statistika a software, analýza rodičovství (parentage analysis), populačně genetické studie, využití mikrosatelitů v systematických studiích 7. klasické sekvenování - princip dideoxy sekvenování, využití automatického sekvenátoru, sekvenování chloroplastového (rbcL, rbcL, trnL-F, non-coding regions) a jaderného (ITS, geny pro rDNA, low-copy genes) genomu, výhody a použití sekvenování různých genů a intergenických oblastí, přehled metod analýzy sekvenčních dat, modely evoluce sekvencí DNA, software pro analýzu, genové banky
- 8. shrnutí technik molekulárních markerů (technické detaily, výhody a omezení jednotlivých metod), shrnutí typů otázek řešitelných pomocí molekulárních dat (na co všechno je možné dát odpověď a pomocí jaké metody), další příklady využití molekulárních markerů
Každá přednáška je složena ze dvou částí: - 1. prezentace a diskuze dvou článků vztahujících se k problematice z minulé přednášky (vždy je jeden populačně-biologický a druhý (bio)systematický) - 2. vysvětlení principu molekulární techniky, ukázky dat produkovaných konkrétní molekulární technikou a způsoby jejich vyhodnocování, příklady použití techniky na řešení různých problémů (jak systematika, tak populační biologie rostlin)
Předmět je vyučován za podpory projektu Zvýšení kvality vzdělávání na UK a jeho relevance pro potřeby trhu práce, reg.č. CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_015/0002362.
