Studium evoluce pohlavních chromozómů u rodu Silene pomocí molekulárně biologických metod

Bc. Martina Hrubá

Diplomová práce

Anotace:

Pohlavní chromozómy se vyvinuly u různých druhů rostlin a živočichů nezávisle, ačkoliv mechanismy jejich vývoje jsou pravděpodobně velmi podobné. Obecně se předpokládá, že se pohlavní chromozómy vyvinuly ze specifického páru autozómů postupnou zástavou rekombinace. Pro studium procesů zahrnutých v raných stádiích evoluce pohlavních chromozómů je nutné použít vhodný modelový organismus. Pohlavní chromozómy savců nepředstavují vhodný modelový systém pro tento typ výzkumu, protože jsou evolučně příliš staré a chromozóm Y je velmi degenerován. Vhodným modelovým organismem v oblasti těchto studií je rostlinný rod Silene, kde se nachází dvoudomé druhy s mnohem mladšími pohlavními chromozómy. V tomto rodu se také nacházejí hermafroditní a gynodioecické druhy, což lze využít pro hledání autozomálních předků pohlavních chomozómů. Nejprostudovanějším druhem v tomto rodu je Silene latifolia, která má heteromorfní pohlavní chromozómy s determinací pohlaví stejnou, jako je u savců, ale její chromozóm Y je mnohem méně degenerován. V mé práci jsem se zaměřila na jiný druh tohoto rodu - Silene otites. Tento druh nebyl příliš prostudován, ale představuje velmi zajímavý model. Pohlavní chromozómy tohoto druhu jsou homomorfní a podle některých literárních pramenů je heterogametní pohlaví samičí. Není známo, zda se pohlavní chromozómy Silene otites a Silene latifolia vyvinuly ze stejného páru autozómů. Pro studium pohlavních chromozómů Silene otites jsem využila homologů genů, které jsou lokalizovány na pohlavních chromozómech Silene latifolia. Cílem mé práce bylo zjistit, zda jsou tyto geny u Silene otites rovněž na stejném chromozómu, a zda je alespoň jeden z nich vázán na oblast determinující pohlaví. Výsledky jasně ukázaly, že všechny tyto geny jsou ve vazbě. Vazba na pohlaví nebyla detekována a proto lze předpokládat, že se pohlavní chromozómy Silene otites vyvinuly jiným způsobem než pohlavní chromozómy Silene latifolia. Existuje možnost, že vznik pohlavních chromozómů Silene otites započal na jiném místě autozomálního předka. Studia v této oblasti mohou být v budoucnu mohou být usnadněna využitím dalších markerů, které jsem izolovala a charakterizovala.

Abstract:

The sex chromosomes in different plant and animal species have evolved independently, although the mechanisms of their evolution are probably very similar. Generally it is assumed that the sex chromosomes have evolved from a specific pair of autosomes by gradual arrest of recombination. For study of the processes involved in the early stages of evolution of sex chromosomes, it is necessary to use suitable model organism. The sex chromosomes of mammals (including human sex chromosomes) do not represent appropriate model system for this research, because they are evolutionarily old and the Y chromosome is very degenerated. Very convenient model organism in this field of study is the plant genus Silene, where we can find dioecious species with much younger sex chromosomes. Among another species of this genus, there are also hermaphrodite and gynodioecious species, what can be used for searching of autosomal ancestors of the sex chromosomes. The most studied species from this genus is Silene latifolia, which has heteromorphic sex chromosomes. Sex determination system in this species is similar to mammals (female XX and male XY), but the Y chromosome is much less degenerated. In my work I focused on another species from this genus - Silene otites. This species has not been studied very well yet, but it represents a very interesting model. Its sex chromosomes are homomorphic and there are some indications that heterogametic sex is the female sex in this species. It is not known if the sex chromosomes of Silene otites and Silene latifolia have evolved from the same pair of autosomes. For the studying of sex chromosomes of S. otites I used the homologs of genes (SlXY3, SlXY4 and DD44), which are localized on the sex chromosomes of S. latifolia. The aim of my work was to detect if these homologous genes are also linked together in S. otites, and if at least one of them is linked to the sex determining region. Results clearly show the linkage among these three genes. No linkage to the sex determining region was detected which suggest that the mechanism of the sex chromosome making was different in S. otites. There remains some possibility that sex chromosomes in S. otites evolved independently in some part of the sex chromosomal ancestor, which is distant from the used markers. The studies in this field will be facilitated by the further markers, which I have isolated and characterized.

Klíčová slova

Silene otites, Silene latifolia, sex chromosome, pohlavní chromozómy, silenka ušnice, silenka šírolistá

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 2. 5. 2006

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 24. 5. 2006
• Vedoucí: RNDr. Bohuslav Janoušek, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Chemie / Biochemie