0:00:00.000,0:00:08.000 Dobrý den, vítám Vás u další přednášky z modulu Conservation and Sustainable Use of Animal Genetic Resources, 0:00:08.000,0:00:16.000 jejímž tématem je: Analýza biodiverzity živočišných genetických zdrojů pomocí rodokmenových údajů. 0:00:16.000,0:00:21.000 Studium genetické diverzity je možné na základě dvou druhů podkladových dat. 0:00:21.000,0:00:31.000 A to dat získaných z rodokmenů, tzv. genealogická data, a dat získaných z molekulárně genetických analýz. 0:00:31.000,0:00:36.000 Tématem této přednášky jsou právě rodokmenová data a práce s nimi. 0:00:36.000,0:00:46.000 Rodokmenová data mohou být vedena v různém formátu, zde jsou uvedeny různé typy grafického vyjádření rodokmenů 0:00:46.000,0:00:56.000 a příbuzenských vztahů mezi jedinci. Jak je vidět, tento typ rodokmenů nemusí být vždy vhodný pro další zpracování. 0:00:56.000,0:01:04.000 Pro práci s rodokmenovými daty se proto nejčastěji využívá tento typ záznamu dat, 0:01:04.000,0:01:09.000 který vyhovuje i dalšímu tzn. „strojovému“ zpracování rodokmenů. 0:01:09.000,0:01:17.000 Jedná se o tzv. „tří“ sloupečkový rodokmen, který primárně obsahuje sloupce, jedinec, otec, matka. 0:01:17.000,0:01:22.000 Tyto sloupce jsou základem celého rodokmenového souboru. 0:01:22.000,0:01:31.000 Může však obsahovat další potřebné a důležité informace, jako například zde rok narození a pohlaví. 0:01:31.000,0:01:42.000 Příbuzenské vztahy jsou podchyceny skutečností, že každý jedinec uvedený jako otec či matka jsou současně vedeny jako jedinci. 0:01:42.000,0:01:50.000 Pokud je rodokmen sestaven správně jedinec v pozici otce či matky je vždy uveden jako jedinec o pozice výše. 0:01:50.000,0:01:57.000 Vyplývá to z logiky věci, že jedinec se napřed musí narodit a teprve pak se může stát rodičem. 0:01:57.000,0:02:01.000 Jak je uvedeno zde u jedince 1. 0:02:01.000,0:02:12.000 Může se také stát, že pro dané jedince nejsou známé příslušné údaje, například neznáme rodiče daného jedince, rok narození, či pohlaví. 0:02:12.000,0:02:18.000 Tyto neznámé hodnoty jsou většinou uváděny jako hodnota 0. Jak je vidět zde. 0:02:18.000,0:02:28.000 Mezi základní ukazatele genetické diverzity patří koeficient příbuzenské plemenitby neboli koeficient inbreedingu. 0:02:28.000,0:02:39.000 Mezi základní pojmy, na kterých je založena podstata koeficientu příbuzenské plemenitby je identita dle původu – Identity by descent (IBD). 0:02:39.000,0:02:50.000 Ta popisuje, jak je zde uvedeno, stav kopií alely, které mohou být vysledovány zpět k společnému předku přes libovolný počet generací bez mutace, 0:02:50.000,0:03:00.000 který nesl danou formu alely. Opakem k IBD je identita dle stavu - Identity by state (IBS) 0:03:00.000,0:03:06.000 představuje stav náhodného výskytu dvou identických alel (chemicky identických). 0:03:06.000,0:03:20.000 V neposlední řadě je potřeba zmínit termín „autozygosita“ kdy se jedná o stav genotypu, ve kterém jsou dvě alely identické dle původu (IBD). 0:03:20.000,0:03:27.000 Jak již bylo řečeno, mezi ukazatele genetické diverzity patří koeficient příbuzenské plemenitby. 0:03:27.000,0:03:33.000 Nejčastěji je koeficient příbuzenské plemenitby definovaný jako pravděpodobnost, 0:03:33.000,0:03:42.000 že dvě alely na homologním úseku chromosomu jsou identické dle původu (IBD, autozygotnos)“. 0:03:42.000,0:03:53.000 Zde na snímku je uveden samičí karyotyp koně, Který se skládá z 32 párů chromozomů, včetně chromozomů XX. 0:03:53.000,0:04:05.000 Jak z obrázku vyplývá, chromosomy jsou kódovány podle velikosti. Pro další ukázky si vybereme pouze lokusy na prvním autozomním chromozomu. 0:04:05.000,0:04:11.000 Ale uvedené zákonitosti se vztahují k celému genotypu jedince. 0:04:11.000,0:04:20.000 Na tomto snímku máme znázorněny dva rodičovské páry, kdy samec je v obou případech identický. 0:04:20.000,0:04:28.000 Genotyp každého jedince je definovaný párem chromozomů, vždy jeden od otce, znázorněn růžovou barvou, a jeden od matky, 0:04:28.000,0:04:35.000 znázorněn oranžovou barvou. U rodičovské generace se nejedná o autozygotní sestavy, 0:04:35.000,0:04:47.000 což je znázorněno rozdílnými čísly chromozomů, které definují rozdílné původní jedince, z kterých tyto chromozomy pocházejí, tzv. zakladatele. 0:04:47.000,0:05:01.000 V generaci potomků těchto rodičovských párů jsou jedinci považování za příbuzné jedince, protože mají shodného otce. Jedná se však o neinbrední jedince, 0:05:01.000,0:05:10.000 protože získaly vždy rozdílné rodičovské chromozomy. V generaci vnuků, tzn. v druhé generaci potomků, 0:05:10.000,0:05:17.000 se již mohou vyskytnout inbrední jedinci a to tehdy jestliže zdědili od svých rodičů, 0:05:17.000,0:04:29.000 jedinci v prvé generaci potomků, chromozomy identické dle původu, tzn. buď od otce i od matky chromozom označen číslem 1, 0:05:29.000,0:05:37.000 či chromozom označen číslem 2. V jiných případech by se jednalo o chromozomy identické dle stavu, 0:05:37.000,0:05:41.000 a to z důvodu, že pocházejí od různých zakladatelů. 0:05:41.000,0:05:49.000 Tento příklad si můžeme konkretizovat vyznačením určitých alel na specifickém lokusu, 0:05:49.000,0:05:53.000 zde znázorněno vodorovnou čárou. Ze snímku vyplývá, 0:05:53.000,0:06:02.000 že samice v první generaci zdědila shodné růžově označené alely od otce i od matky, 0:06:02.000,0:06:10.000 ale protože pochází od různých zakladatelů, jedná se o shodné alely dle stavu (IBS). 0:06:10.000,0:06:18.000 Samec obdržel od otce i od matky rozdílný typ alel, od otce růžovou a od matky oranžovou. 0:06:18.000,0:06:29.000 V druhé generaci potomků nastaly následující kombinace, kdy první jedinec získal shodné alely dle stavu (IBS), 0:06:29.000,0:06:35.000 shodná barevná varianta, ale alely pocházejí od rozdílných zakladatelů. 0:06:35.000,0:06:43.000 Jedná se tedy o jedince neinbredního. Druhý jedinec zdědil rozdílné typy alel, 0:06:43.000,0:06:53.000 zde prezentovány rozdílným barevným označením, tak zvaně rozdílné dle stavu (DBS) i rozdílné dle původu (DBD), 0:06:54.000,0:07:08.000 protože obě pocházejí od rozdílných zakladatelů. Opět se jedná o jedince neinbredního. 0:07:08.000,0:07:17.000 Poslední jedinec zdědil alely identické dle původu (IBD), označené shodnou barvou 0:07:17.000,0:07:23.000 a pocházející od shodného zakladatele. Tento jedinec je tedy inbrední. 0:07:23.000,0:07:32.000 Jak již bylo řečeno. Hodnota IBD je "nepozorovatelná“, proto se používají rodokmenové záznamy, 0:07:32.000,0:07:41.000 abychom byli schopni odvodit pravděpodobnost, že dvě alely na homologním úseku lokusu u daného jedince jsou IBD. 0:07:41.000,0:07:53.000 Zde na uvedeném obrázku by byl jedinec X inbrední pouze v případě, že by zdědil od otce 1 či od matky 3 alelu buď A1 nebo A2, 0:07:53.000,0:08:03.000 v tom případě by byl společný předek děd, nebo alelu B1 nebo B2 v tom případě by byl společný předek jeho bába. 0:08:03.000,0:08:12.000 V ostatních případech by byl jedinec neinbrední. Pravděpodobnost, že jedinec X zdědí buď alelu A1 0:08:12.000,0:08:20.000 nebo alelu A2 je znázorněna červenými úseky a pravděpodobnost, že zdědí buď alelu B1, 0:08:20.000,0:08:29.000 nebo alelu B2 je znázorněna pomocí modrých úseků. V obou případech se jedná o pravděpodobnost jedna polovina na třetí, 0:08:29.000,0:08:35.000 protože v obou případech se vyskytují tři úseky přenosu dané alely. 0:08:35.000,0:08:41.000 A protože mohou nastat oba případy, obě pravděpodobnosti se sčítají. 0:08:41.000,0:08:53.000 Na tomto snímku je znázorněn případ, kdy jeden uvažovaný jedinec může být inbrední s pravděpodobností 0,125. 0:08:53.000,0:08:56.000 V tomto případě se jedná o jedince Y. 0:08:56.000,0:09:05.000 V druhém cyklu, u daného jedince Y již nebude pravděpodobnost přenosu identické alely „A“ 0,5, 0:09:05.000,0:09:15.000 protože s pravděpodobností 0,125 je tento jedinec inbrední, to znamená že má s pravděpodobností 0,125, 0:09:15.000,0:09:29.000 že obě alely jsou IBD, a to znamená, že s touto pravděpodobností (0,125) přenese danou alelu identickou alelu A se 100% jistotou na své potomky. 0:09:29.000,0:09:39.000 Tato skutečnost je nutné zohlednit při odhadu koeficientu příbuzenské plemenitby jedince X. 0:09:39.000,0:09:48.000 Tomu odpovídá druhá část vztahu (1+FA) která právě zohledňuje tento stav. 0:09:48.000,0:09:58.000 Zde máme uveden podobný příklad, kdy je znázorněn odhad koeficientu příbuzenské plemenitby pro jedince X. 0:09:58.000,0:10:09.000 Jedinec X má jednoho společného předka a to předka D. Pravděpodobnost, že získá od svých rodičů alelu IBD 0:10:09.000,0:10:17.000 od tohoto předka D je 0,5 na pátou, protože je zde 5 možných úseků přenosu. 0:10:17.000,0:10:29.000 Dále je potřeba zohlednit, že jedinec D má společného předka A, a koeficient příbuzenské plemenitby jedince D je tedy 0,125. 0:10:29.000,0:10:41.000 Při zohlednění těchto všech skutečností je koeficient příbuzenské plemenitby jedince X roven hodnotě 0,0352 po zaokrouhlení. 0:10:41.000,0:10:50.000 Na základě těchto skutečností se skládá celkový vztah pro odhad koeficientu příbuzenské plemenitby 0:10:50.000,0:10:54.000 neboli koeficientu inbreedingu, z těchto všech tří částí, 0:10:54.000,0:11:04.000 kde uvedená suma představuje všechny možné kombinace alel, které se u jedince mohou vyskytnout ve stavu IBD. 0:11:04.000,0:11:12.000 Pro zopakování. Koeficient příbuzenské plemenitby je možné definovat dvěma způsoby. 0:11:12.000,0:11:21.000 Buď jako „Pravděpodobnost, že část genomu jedince je autozygotní (IBD)“, nebo druhým způsobem, 0:11:21.000,0:11:28.000 jako „Pravděpodobnost, že dvě náhodně vybrané alely na jednom lokusu jsou autozygotní.“ 0:11:28.000,0:11:33.000 Další základní parametr, který definuji úroveň genetické diverzity 0:11:33.000,0:11:41.000 a je založený na rodokmenových záznamech je koeficient příbuznosti, nebo-li PŘÍBUZNOST. 0:11:41.000,0:11:47.000 Hodnocení příbuznosti je založeno na předpokladu, že dva jedinci jsou příbuzní, 0:11:47.000,0:11:58.000 jestliže sdílejí chromozom, chromozomový segment, alelu, či bodovou mutaci, která je identická dle původu (IBD). 0:11:58.000,0:12:03.000 Z toho vyplývá, že posuzovaní jedinci musí mít společného předka. 0:12:03.000,0:12:10.000 Pro posuzování míry příbuznosti mezi jedinci se opět používá několik přístupů. 0:12:10.000,0:12:18.000 Prvním z nich je tak zvaný původový koeficient, v anglickém jazyce – kinship nebo Coancestry coefficient. 0:12:18.000,0:12:25.000 Tento koeficient je definovan jako pravděpodobnost, že alela náhodně vybraná u jedince X 0:12:25.000,0:12:30.000 je identická dle původu s náhodně vybranou alelou u jedince Y. 0:12:30.000,0:12:39.000 Původový koeficient je možné odhadnout z následujícího vztahu, kdy se jedná o průměrnou hodnotu pravděpodobnosti, ¨ 0:12:39.000,0:12:50.000 že alela jedince X je identická s alelou jedince Y. V tomto případě jedinec Z zdědil rozdílné alely dle původu. 0:12:50.000,0:12:59.000 Ze vztahu také vyplývá, že koeficient příbuzenské plemenitby neboli koeficient inbreedingu 0:12:59.000,0:13:06.000 Potomka jakýchkoliv obou rodičů přímo odpovídá hodnotě původového koeficientu mezi danými rodiči. 0:13:06.000,0:13:17.000 Pokud bychom chtěli odhadnout hodnotu původového koeficientu mezi uvedeným samcem a samicí, získali bychom hodnotu 0,125. 0:13:17.000,0:13:25.000 Protože jediná původově shodná alela je alela A. Ostatní alely jsou rozdílné dle původu. 0:13:25.000,0:13:32.000 Aby byli jedinci příbuzní museli by mít shodnou alelu, buď A1 nebo alelu A2. 0:13:32.000,0:13:45.000 A protože pravděpodobnost, že uvedený samec i samice zdědí i alelu A1 je 0,25 anebo že zdědí alelu A2 je opět 0,25. 0:13:45.000,0:13:55.000 Tudíž pravděpodobnost, že zdědí jedince alelu A1 či alelu A2 od matky tak od otce je 0,5. 0:13:55.000,0:14:08.000 Dále pravděpodobnost, že alela A1, kterou získal jedinec od otce i od matky, je identická dle původu je rovno 1. 0:14:08.000,0:14:21.000 Toto platí i pro alelu A2. Proto příbuzenský vztah mezi těmito jedinci vyjádřený pomocí původového koeficientu je roven hodnotě 0,125. 0:14:21.000,0:14:30.000 Dalším ukazatelem míry příbuznosti mezi jedinci je koeficient příbuznosti dle Wright (1922). 0:14:30.000,0:14:37.000 Tento koeficient je definován jako korelace aditivní genetické hodnoty mezi dvěma jedinci. 0:14:37.000,0:14:44.000 Vztah mezi původovým koeficientem a Wrightovým koeficientem příbuznosti je takový, že Wrightův koeficient příbuznosti 0:14:44.000,0:14:54.000 je roven dvojnásobku původového koeficientu se zohlednění koeficientu příbuzenské plemenitby obou jedinců. 0:14:54.000,0:15:01.000 Skutečnost, že koeficient příbuznosti dle Wrighta (1922) odpovídá dvojnásobku původového koeficientu 0:15:01.000,0:15:09.000 je znázorněna na tomto snímku. Jedná se o shodný rodokmen jako na jednom z předchozích snímků. 0:15:09.000,0:15:15.000 Odhad koeficientu příbuznosti dle Wrighta (1922) dosahuje hodnoty 0,25, 0:15:15.000,0:15:20.000 což odpovídá právě dvojnásobku hodnoty původového koeficientu. 0:15:20.000,0:15:29.000 Je třeba si však uvědomit, že oba jedinci pro které odhadujeme koeficient příbuznosti dle Wrighta i původový koeficient 0:15:29.000,0:15:39.000 jsou neibrední. Proto koeficient příbuznosti dle Wrighta odpovídá dvojnásobku původového koeficientu. 0:15:39.000,0:15:45.000 Pokud by tito jedinci byli inbrední tento vztah by neplatil. 0:15:45.000,0:15:55.000 V neposlední řadě je nutné zmínit aditivní koeficient příbuznosti, založený na sestavení matice příbuznosti. 0:15:55.000,0:16:05.000 Tento koeficient vyjadřuje kvantitativní míru podobnosti, která se vztahuje k počtu alel společných mezi dvěma jedinci. 0:16:05.000,0:16:13.000 Tento koeficient nabývá hodnoty 0 až 2. První hodnota vyjadřuje nulovou příbuznosti mezi jedinci. 0:16:13.000,0:16:21.000 Poslední hodnota, hodnota 2, může nastat u jedince příbuzného sama na sebe. 0:16:21.000,0:16:27.000 Jedna z možností, jak odhadnout hodnotu aditivního koeficientu příbuznosti, 0:16:27.000,0:16:34.000 je využít tzv. tabulární metody sestavení matice příbuznosti. U této metody je hodnota koeficientu 0:16:34.000,0:16:41.000 příbuzenské plemenitby vyjádřena jako diagonální prvek matice příbuznosti pro daného jedince -1 0:16:41.000,0:16:48.000 a příbuznost mezi jedinci je vyjádřena na mimo diagonální prvek dané matice příbuznosti. 0:16:48.000,0:16:54.000 Ukázka matice příbuznosti je uvedena na tomto snímku. 0:16:54.000,0:17:02.000 První sloupec a první řádka v dané matice představuje dané jedince a jejich vztah k jejich rodičům. 0:17:02.000,0:17:08.000 Například jedince 3 má jedince 1 a 2, které jsou uvedeny v závorce. 0:17:08.000,0:17:18.000 Uvnitř matice jsou znázorněny příbuzenské vztahy. Na diagonále dané matice je uvedena hodnota koeficientu inbreedingu 0:17:18.000,0:17:23.000 nebo-li koeficientu příbuzenské plemenitby +1. Z dané matice vyplývá, 0:17:23.000,0:17:32.000 že pouze jedince 5 má vyšší hodnotu diagonálního prvku než 1. Má hodnotu 5/4. 0:17:32.000,0:17:39.000 To znamená, že hodnota koeficientu příbuzenské plemenitby pro daného jedince je ¼. 0:17:39.000,0:17:48.000 Mimo diagonální prvky označené zeleně nebo modře představují příbuzenský vztah mezi danými jedince. 0:17:48.000,0:17:58.000 To znamená, že například příbuznost mezi jedincem 4 a 5 představuje hodnotu ¾. 0:17:58.000,0:18:09.000 A příbuzenský vztah mezi jedincem 2 a 4 představuje ½. Protože jedinec 2 je otcem jedince číslo 4. 0:18:09.000,0:18:16.000 Vztah mezi aditivním koeficientem příbuznosti a původovým koeficientem je takový, 0:18:16.000,0:18:22.000 že aditivní koeficient příbuznosti odpovídá právě dvojnásobku původového koeficientu. 0:18:22.000,0:18:30.000 A aditivní koeficient příbuzností odpovídá koeficientu příbuzností dle Wrighta pouze tehdy, 0:18:30.000,0:18:39.000 jestliže dva daní jedinci jsou neinbrední. Pokud by jeden či oba jedince byli inbrední 0:18:39.000,0:18:45.000 aditivní koeficient příbuznosti neodpovídá hodnotě koeficientu příbuznosti dle Wrighta. 0:18:45.000,0:18:52.000 Tudíž, jestli jedinci X a Y nejsou inbrední, koeficient příbuzností dle Wrighta 0:18:52.000,0:19:00.000 je roven aditivním koeficientu příbuznosti a také dvojnásobku původového koeficientu těchto dvou jedinců. 0:19:00.000,0:19:10.000 S toho dále vyplývá, že aditivní koeficient příbuznosti je roven dvojnásobku koeficientu příbuzenské plemenitby 0:19:10.000,0:19:18.000 potenciálního potomka těchto dvou jedinců. Jiný slovy. Koeficient příbuzenské plemenitby potomka 0:19:18.000,0:19:25.000 těchto dvou jedinců odpovídá polovině aditivního koeficientu příbuznosti těchto dvou jedinců. 0:19:25.000,0:19:34.000 Děkuji za pozornost a těším se na setkání u dalšího videa.