1
00:00:00,000 --> 00:00:04,200
Prezentacja została wsparta przez Erasmus Plus KAII.

2
00:00:04,400 --> 00:00:06,560
Cooperation Partnerships.

3
00:00:06,760 --> 00:00:11,200
Innowacja struktury i treści programów studiów w dziedzinie zarządzania genetycznymi

4
00:00:11,400 --> 00:00:14,880
zasobami zwierzęcymi i żywnościowymi przy użyciu digitalizacji.

5
00:00:15,080 --> 00:00:16,640
Wsparcie Komisji Europejskiej dla

6
00:00:16,840 --> 00:00:21,080
produkcji tej prezentacji nie
7
00:00:21,280 --> 00:00:26,000
stanowi poparcia
8
00:00:26,200 --> 00:00:29,560
 dla jej treści,

9
00:00:29,720 --> 00:00:33,760
które odzwierciedlają jedynie poglądy autorów, a Komisja nie może ponosić

10
00:00:33,960 --> 00:00:38,960
odpowiedzialności za jakiekolwiek wykorzystanie zawartych w niej informacji.

11
00:00:40,200 --> 00:00:42,760
Nazywam się Katarzyna Andraszek.

12
00:00:42,960 --> 00:00:46,160
Pracuję w Instytucie Zootechniki i Rybactwa

13
00:00:46,360 --> 00:00:50,520
Wydziału Agrobioinżynierii i Nauk o zwierzętach Uniwersytetu Przyrodniczo-Humanistycznego

14
00:00:50,720 --> 00:00:55,480
w Siedlcach i mam przyjemność przedstawić wykład na temat nowoczesnej biotechnologii

15
00:00:55,480 --> 00:01:02,480
stosowanej w hodowli zwierząt, elementów inżynierii genetycznej i postępu w hodowli.

16
00:01:02,680 --> 00:01:04,800
Współczesna biotechnologia optymalnie

17
00:01:05,000 --> 00:01:09,440
wykorzystuje techniki rekombinacji DNA i jest związana z rozwojem wielu

18
00:01:09,640 --> 00:01:13,440
dyscyplin naukowych, między innymi mikrobiologii, biochemii,

19
00:01:13,640 --> 00:01:19,000
biologii molekularnej i biologii komórkowej, a także chemii, informatyki i fizyki.

20
00:01:19,200 --> 00:01:23,640
Badania biotechnologiczne to badania interdyscyplinarne.

21
00:01:23,840 --> 00:01:28,480
Biologiczne cechy badawcze to przede wszystkim optymalizacja poziomu ekspresji

22
00:01:28,680 --> 00:01:33,480
genu, modyfikacja sekwencji nukleotydowych kodujących białko lub regulujących

23
00:01:33,680 --> 00:01:38,320
ekspresję genu, sekwencjonowanie genomów i genów wybranego organizmu

24
00:01:38,520 --> 00:01:43,040
oraz porównania tych sekwencji z wcześniej poznanymi.

25
00:01:43,240 --> 00:01:48,760
Konstrukcja organizmów transgenicznych o nowych cechach, somatyczna i reprodukcyjna

26
00:01:48,760 --> 00:01:54,800
terapia genowa, a także diagnostyka genetyczna i klonowanie zwierząt.

27
00:01:55,000 --> 00:02:00,120
Realizacja celów biotechnologicznych to nie tylko osiągnięcia, ale także obawy

28
00:02:00,320 --> 00:02:05,280
i zagrożenia. Prawidłowe diagnozy, ulepszone metody zapobiegania i leczenia

29
00:02:05,480 --> 00:02:10,560
chorób genetycznych niewątpliwie należą do osiągnięć biotechnologicznych.

30
00:02:10,760 --> 00:02:16,680
Możemy do nich zarówno zaliczyć zarówno nowe korzystne odmiany roślin i zwierząt,

31
00:02:16,880 --> 00:02:21,960
nowe szczepy mikroorganizmów o korzystnych cechach produkcyjnych, nowe substancje

32
00:02:22,160 --> 00:02:27,360
uzyskane dzięki badaniom i wdrożeniom oraz nowe metody ochrony środowiska.

33
00:02:27,560 --> 00:02:34,680
Do obaw i zagrożeń można zaliczyć możliwe szkody wyrządzane innym organizmom lub

34
00:02:34,880 --> 00:02:40,360
środowisku przez transgeniczne szczepy i odmiany, zmniejszenie bioróżnorodności

35
00:02:40,560 --> 00:02:46,280
genetycznej, ingerencję w genotypy człowieka i zwierząt, naruszenie granic

36
00:02:46,280 --> 00:02:51,920
informacji osobistych u ludzi oraz taki aspekt społeczny, dalsze uprzywilejowanie

37
00:02:52,120 --> 00:02:57,200
bogatych ludzi i bogatych krajów dzięki dostępności drogich i często

38
00:02:57,400 --> 00:02:59,960
patentowanych technologii.

39
00:03:00,160 --> 00:03:05,480
Od kilkunastu lat biotechnologię przyjęto dzielić na trzy główne pola.

40
00:03:05,680 --> 00:03:08,200
Biotechnologia czerwona prowadząca do

41
00:03:08,400 --> 00:03:13,880
znajdowania nowych form zapobiegania, leczenia i wyleczenia, szczególnie chorób

42
00:03:13,880 --> 00:03:18,840
dotychczas nieuleczalnych z użyciem nowych metod, diagnostyki i terapii.

43
00:03:19,040 --> 00:03:23,440
Interesująca nas w tym momencie najbardziej biotechnologia zielona,

44
00:03:23,640 --> 00:03:29,560
czyli manipulacje genetyczne u roślin i zwierząt prowadzące do ulepszenia plonów

45
00:03:29,760 --> 00:03:35,240
i wytworzenia nowych produktów rolniczych oraz uzyskiwania nowych cech przez rośliny

46
00:03:35,240 --> 00:03:43,760
i zwierzęta oraz biotechnologia biała to biotechnologia działająca na rzecz przemysłu.

47
00:03:43,960 --> 00:03:49,240
Zielona biotechnologia to produkcja genetycznie modyfikowanych roślin i zwierząt.

48
00:03:49,440 --> 00:03:54,840
Działanie zielonej biotechnologii można obserwować w zakresach produkcji in vitro

49
00:03:55,040 --> 00:04:00,920
roślinnego materiału wyjściowego do upraw, prowadzania nowych genów warunkujących

50
00:04:00,960 --> 00:04:06,840
pożądane cechy roślin i zwierząt, czyli proces transgenezy oraz to,

51
00:04:07,040 --> 00:04:15,240
czemu chciałabym najwięcej poświęcić czasu, czyli hodowla z wykorzystaniem markerów genetycznych.

52
00:04:15,440 --> 00:04:20,360
We współczesnej hodowli zwierząt nastawionej na maksymalny postęp hodowlany

53
00:04:20,560 --> 00:04:26,400
najistotniejszą rolę odgrywają markery genetyczne i ocena postępu hodowlanego

54
00:04:26,400 --> 00:04:30,720
oraz wartości hodowlanej zwierząt z wykorzystaniem tych markerów.

55
00:04:30,920 --> 00:04:36,080
Warto w tym momencie zapytać czym jest marker genetyczny.

56
00:04:36,280 --> 00:04:44,200
Markerem genetycznym może być gen lub sekwencja DNA o znanej lokalizacji w genomie zwierzęcia.

57
00:04:44,400 --> 00:04:46,480
Sprzężona z genem lub fragmentem

58
00:04:46,680 --> 00:04:51,880
chromosomu, determinującym konkretną cechę, zazwyczaj cechę ilościową,

59
00:04:52,080 --> 00:04:55,360
mającą duże znaczenie w hodowli danego gatunku.

60
00:04:55,520 --> 00:05:00,120
Przydatność markera zależy od tego, czy jest on polimorficzny,

61
00:05:00,320 --> 00:05:06,880
co zachodzi wówczas, gdy w populacji występują przynajmniej dwa allele w locus z tego markera.

62
00:05:07,080 --> 00:05:09,920
Polimorfizm markerów bada się za pomocą metod

63
00:05:10,120 --> 00:05:17,480
analitycznych, wśród których kiedyś dominowały metody serologiczne z wykorzystaniem surowic testowych,

64
00:05:17,680 --> 00:05:23,440
metod biochemicznych technikami opartymi na elektroforezie białek oraz

65
00:05:23,680 --> 00:05:30,240
najnowocześniejszymi technikami wykorzystującymi analizy sekwencji DNA.

66
00:05:30,440 --> 00:05:34,760
Prowadzono podział markerów genetycznych na dwie klasy.

67
00:05:34,960 --> 00:05:39,200
Klasa pierwsza obejmuje klasyczne markery, czyli geny.

68
00:05:39,400 --> 00:05:44,000
Polimorfizm tych markerów wykrywany był wcześniej przez analizę produktów genów

69
00:05:44,200 --> 00:05:49,240
metodami serologicznymi i klasyczną techniką elektroforezy białek.

70
00:05:49,440 --> 00:05:54,120
Ale może być również badany na drodze analizy sekwencji tych genów

71
00:05:54,320 --> 00:05:58,240
metodami takimi jak sekwencjonowanie DNA.

72
00:05:58,440 --> 00:06:01,560
Wykorzystywane są także testy RFLP, czyli

73
00:06:01,760 --> 00:06:06,840
polimorfizm długości fragmentów restrykcyjnych lub testy SSCP,

74
00:06:07,040 --> 00:06:10,200
czyli polimorfizmy długości prostych sekwencji.

75
00:06:10,400 --> 00:06:15,000
Klasa druga markerów to polimorficzne sekwencje niekodujące,

76
00:06:15,160 --> 00:06:20,320
wśród których za najważniejsze uznawane są tandemowo powtarzające się sekwencje

77
00:06:20,520 --> 00:06:25,680
mikrosatelitarne, a w mniejszym stopniu sekwencje minisatelitarne.

78
00:06:25,880 --> 00:06:33,760
Polimorfizm tej klasy markerów analizowany jest wyłącznie z użyciem analiz sekwencji DNA.

79
00:06:33,960 --> 00:06:38,520
Oprócz markerów DNA można wyróżnić jeszcze grupę markerów związanych z

80
00:06:38,720 --> 00:06:42,760
polimorfizmem chromosomowym, który jest wykrywany za pomocą

81
00:06:42,800 --> 00:06:45,520
technik prążkowego barwienia chromosomu.

82
00:06:45,720 --> 00:06:50,760
Polimorfizm chromosomowy dotyczy przede wszystkim wielkości i lokalizacji

83
00:06:50,960 --> 00:06:53,440
bloków heterochromatyny konstytutywnej.

84
00:06:53,640 --> 00:06:57,720
Jest on identyfikowany, kowany techniką barwienia CBG

85
00:06:57,920 --> 00:07:02,520
oraz polimorfizm obszarów jąderkotwórczych identyfikowany techniką

86
00:07:02,720 --> 00:07:09,480
wykorzystującą azotan srebra, krócie określana jako technika AGNOR.

87
00:07:09,640 --> 00:07:15,080
Wływ na postęp hodowlany zwierząt ma niewątpliwie odpowiednio prowadzona praca

88
00:07:15,280 --> 00:07:18,280
selekcyjna. Przeprowadzenie selekcji zwierząt na

89
00:07:18,480 --> 00:07:23,520
podstawie oceny wartości hodowlanej oszacowanej z wykorzystaniem markerów

90
00:07:23,720 --> 00:07:29,480
genetycznych nosi nazwę selekcji wspomaganej markerami w skrócie MAS.

91
00:07:29,680 --> 00:07:35,200
Przydatność markerów genetycznych w programach MAS zależy od tego jaka część

92
00:07:35,240 --> 00:07:41,080
wariancji genetycznej ocenianej cechy może zostać wyjaśniona dzięki informacjom

93
00:07:41,280 --> 00:07:44,320
dostępnym z markerów genetycznych.

94
00:07:44,520 --> 00:07:48,640
Wykorzystanie markerów genetycznych w programach hodowlanych zwiększa

95
00:07:48,840 --> 00:07:54,360
dokładność oceny wartości hodowlanej, a tym samym powiększa postęp hodowlany.

96
00:07:54,560 --> 00:07:59,520
Dodatkowa informacja o wartości hodowlanej zwierząt dostarczana przez markery

97
00:07:59,560 --> 00:08:05,120
genetyczne przydatna jest zwłaszcza w przypadku cech o niskiej odziedziczalności.

98
00:08:05,320 --> 00:08:10,400
Cech których pomiary dostępne są w późnym okresie życia zwierzęcia lub dopiero po

99
00:08:10,600 --> 00:08:14,040
jego uboju oraz cech związanych z płcią.

100
00:08:14,240 --> 00:08:17,000
Kolejną korzyścią jaka płynie z możliwości

101
00:08:17,200 --> 00:08:21,680
wykorzystania markerów genetycznych jest skrócenie odstępu pokoleń.

102
00:08:21,880 --> 00:08:24,680
Szybkie pozyskanie informacji o ocenianym

103
00:08:24,680 --> 00:08:29,920
osobniku, a takie możliwości dają markery genetyczne może znacząco skrócić

104
00:08:30,120 --> 00:08:33,640
odstęp pokoleń i przyspieszyć postęp hodowlany.

105
00:08:33,840 --> 00:08:38,800
Przydatność markerów genetycznych w ocenie wartości hodowlanej zwierząt zależy od tego,

106
00:08:39,000 --> 00:08:43,480
jak mocno są one sprzężone z locus cechy ilościowej, czyli QTL.

107
00:08:43,680 --> 00:08:49,240
O sile sprzężenia markera z QTL informuje nierównowaga sprzężeń, czyli LD,

108
00:08:49,440 --> 00:08:54,440
mówiące o nielosowym sprzężeniu alleli z dwóch lub większej liczby loci.

109
00:08:54,600 --> 00:08:59,840
Jeżeli markery genetyczne sprzężone są w danym locus w sposób całkowicie losowy,

110
00:09:00,040 --> 00:09:05,320
to markery takie występują w równowadze sprzężeń, czyli w skrócie LE.

111
00:09:05,520 --> 00:09:08,000
Biorąc pod uwagę siłę sprzężenia,

112
00:09:08,200 --> 00:09:13,440
markery w związku z tym dzielimy na markery LD i markery LE.

113
00:09:13,640 --> 00:09:16,320
Najbardziej przydatnymi w hodowli zwierząt są

114
00:09:16,520 --> 00:09:22,000
markery będące w silnej nierównowadze sprzężeń z loci cech ilościowych,

115
00:09:22,160 --> 00:09:29,480
co oznacza, że sprzężenie markera z QTL bardzo rzadko jest rozrywane przez rekombinację.

116
00:09:29,680 --> 00:09:32,320
Wykorzystanie informacji

117
00:09:32,520 --> 00:09:37,560
dostarczanej przez markery genetyczne w ocenie wartości hodowlanej metodą BLUP

118
00:09:37,760 --> 00:09:42,560
polega na włączeniu do modelu mieszanego dodatkowego efektu losowego,

119
00:09:42,760 --> 00:09:44,960
jakim jest efekt QTL.

120
00:09:45,160 --> 00:09:50,080
Estymacja efektów QTL możliwa jest dzięki analizie sprzężeń markerów

121
00:09:50,080 --> 00:09:53,040
genetycznych z cechami ilościowymi.

122
00:09:53,240 --> 00:09:55,960
Na podstawie takiej analizy wybierane są

123
00:09:56,160 --> 00:10:01,800
regiony chromosomów, których najprawdopodobniej znajduje się poszukiwany QTL.

124
00:10:02,000 --> 00:10:06,920
Istota selekcji z wykorzystaniem markerów w przypadku oceny wartości hodowlanej na

125
00:10:07,120 --> 00:10:11,960
podstawie modelu z dodatkowym efektem losowym QTL polega na połączeniu

126
00:10:12,160 --> 00:10:16,560
wykorzystania informacji fenotypowej, tak jak w klasycznych bazujących na

127
00:10:16,560 --> 00:10:21,200
fenotypie metodach oceny wartości hodowlanej z dodatkową informacją

128
00:10:21,400 --> 00:10:24,840
dostarczaną przez markery genetyczne.

129
00:10:25,040 --> 00:10:29,480
W ostatnich latach coraz popularniejsze stają się badania nad wykorzystaniem

130
00:10:29,680 --> 00:10:36,320
polimorfizmu pojedynczych nukleotydów, czyli SNP jako źródła informacji o wartości

131
00:10:36,520 --> 00:10:39,200
hodowlanej zwierząt.

132
00:10:39,400 --> 00:10:43,840
W przeciwieństwie do szacowania wartości hodowlanej z efektem QTL w modelu

133
00:10:43,840 --> 00:10:49,280
mieszanym, gdzie identyfikacja lokalizacji QTL wymaga przeprowadzenia testu

134
00:10:49,480 --> 00:10:55,080
istotności, selekcja z wykorzystaniem markerów wykorzystująca SNP

135
00:10:55,280 --> 00:11:00,880
polega na jednocześnie z tej estimacji efektów wszystkich SNP lub haplotypów

136
00:11:01,080 --> 00:11:05,120
SNP bez konieczności testowania ich istotności.

137
00:11:05,320 --> 00:11:11,120
W badaniach tych zakłada się, że markery typu SNP będą jedynym źródłem

138
00:11:11,160 --> 00:11:14,000
informacji o wartości hodowlanej zwierząt.

139
00:11:14,200 --> 00:11:19,680
Zbędne stanie się gromadzenie informacji fenotypowych, dzięki czemu możliwe będzie

140
00:11:19,880 --> 00:11:25,000
uzyskanie dokładnej oceny wartości hodowlanej dla bardzo młodych osobników

141
00:11:25,200 --> 00:11:27,080
bezpośrednio po urodzeniu.

142
00:11:27,280 --> 00:11:33,320
Pozwoli to na znaczne skrócenie odstępu pokoleń, przyspieszenie postępu hodowlanego

143
00:11:33,520 --> 00:11:37,280
i ograniczenie kosztów oceny wartości hodowlanej.

144
00:11:37,440 --> 00:11:42,120
Dzięki możliwościom, jakie stwarza technologia mikromacierzy SNP,

145
00:11:42,320 --> 00:11:47,520
możliwe jest szybkie genotypowanie setek tysięcy loci SNP.

146
00:11:47,720 --> 00:11:52,720
Z ogromnej liczby poznanych SNP wybierane są te najbardziej informatywne,

147
00:11:52,920 --> 00:11:58,280
określane jako tak SNP, następnie ustalane są najbardziej prawdopodobne

148
00:11:58,480 --> 00:12:03,520
frekwencje haplotypów SNP, po czym poszukiwane są związki pomiędzy

149
00:12:03,560 --> 00:12:10,920
haplotypami SNP a cechami, których wartości hodowlane mają być szacowane.

150
00:12:11,120 --> 00:12:17,800
Po oszacowaniu efektów haplotypów zakłada się, że efekty haplotypów nie są

151
00:12:18,000 --> 00:12:22,200
osobniczo specyficzne, ale są takie same dla całej populacji.

152
00:12:22,400 --> 00:12:28,400
Wartość hodowlaną, zwaną genomową wartością hodowlaną, szacuje się jako sumę

153
00:12:28,480 --> 00:12:34,200
estimowanych efektów haplotypów SNP charakterystycznych dla danego gatunku

154
00:12:34,400 --> 00:12:40,120
lub dla danego osobnika. Zakłada się, że efekty haplotypów SNP

155
00:12:40,320 --> 00:12:46,600
sumują się, a oddziaływania epistatyczne między loci SNP nie występują.

156
00:12:46,800 --> 00:12:52,160
Szacowanie genomowej wartości hodowlanej można przeprowadzić w tym przypadku metodą

157
00:12:52,240 --> 00:12:58,480
BLUB, prowadzając do modelu liniowego losowy efekt haplotypów.

158
00:12:58,680 --> 00:13:04,000
Polimorfiz markerów genetycznych jest wykorzystywany w badaniach nad odpornością,

159
00:13:04,200 --> 00:13:08,080
podatnością zwierząt na różne choroby i zaburzenia genetyczne.

160
00:13:08,280 --> 00:13:10,480
Dzięki czemu nosiciele niekorzystnych

161
00:13:10,680 --> 00:13:15,160
allelii mogą być wykrywani, zanim wystąpią objawy chorobowe.

162
00:13:15,360 --> 00:13:17,920
Szczególne znaczenie mają badania

163
00:13:18,040 --> 00:13:24,000
związku pomiędzy antygenami lub genami głównego kompleksu zgodności tkankowej,

164
00:13:24,200 --> 00:13:29,040
a występowaniem chorób, zwłaszcza chorób infekcyjnych.

165
00:13:29,240 --> 00:13:34,640
Markery genetyczne są także niezwykle przydatne w szacowaniu stopnia zinbredowania,

166
00:13:34,840 --> 00:13:39,280
czyli homozygotyczności poszczególnych populacji lub linii hodowlanych,

167
00:13:39,480 --> 00:13:44,800
w analizie podobieństw i różnic między populacjami oraz w ustalaniu dystansu

168
00:13:44,800 --> 00:13:49,800
genetycznego między innymi. Szacowanie dystansu genetycznego i wybór ras,

169
00:13:50,000 --> 00:13:55,040
które cechuje duża zmienność genetyczna, służy zachowaniu bioróżnorodności

170
00:13:55,240 --> 00:13:59,400
zwierząt gospodarskich. Z kolei ocena zmienności genetycznej

171
00:13:59,600 --> 00:14:02,480
między populacjami lub liniami hodowlanymi

172
00:14:02,680 --> 00:14:07,880
ułatwia wybór optymalnego wariantu krzyżowania, a w krzyżowaniu towarowym

173
00:14:08,080 --> 00:14:13,800
uzyskanie maksymalnego efektu heterozli, ujawniającego się głównie zwiększeniem

174
00:14:13,800 --> 00:14:18,600
wydajności cech użytkowych zwierząt. Charakterystyka wybranych markerów

175
00:14:18,800 --> 00:14:24,320
genetycznych pozwala śledzić wpływ pracy selekcyjnej na strukturę genetyczną

176
00:14:24,520 --> 00:14:30,200
danej populacji, jak określone geny ulegają eliminacji równolegle z

177
00:14:30,400 --> 00:14:35,720
eliminacją cech niekorzystnych z punktu widzenia hodowliń.

178
00:14:35,920 --> 00:14:37,520
Dziękuję bardzo za uwagę.