Detekce variability rDNA u rostlin

Bc. Simona Menšíková

Master's thesis

Detection of plant rDNA variability

Abstract:

Oblast ITS1–5,8S–ITS2 ribozomální DNA představuje jeden z nejoblíbenějších molekulárních markerů ve fylogenetice. Podrobných analýz 5,8S rDNA je však nedostatek a většina se zabývá kompletní oblastí včetně vnitřních transkribovaných mezerníků ITS. V této závěrečné práci byly sekvence 5,8S rDNA podrobeny bioinformatické analýze za účelem srovnání variability ribozomálních genů jednoděložných a vyšších dvouděložných rostlin. Analyzovaná sekvenční data oblastí ITS1–5,8S rDNA–ITS2 byla získána experimentálním přístupem z izolované DNA a vyhledáním v databázích nukleových kyselin. Variabilita byla hodnocena celkem u 114 sekvencí pro každou skupinu. Na základě mnohačetného přiřazení sekvencí proběhla identifikace konzervovaných oblastí a kvantifikace genových mutací. Vyšší heterogenita byla detekována u sekvencí 5,8S rDNA skupiny vyšších dvouděložných rostlin, nebyl však potvrzen statisticky signifikantní rozdíl v zastoupení variabilních míst (15,2 % a 19,3 %) ani v celkovém počtu mutací. Manuální detekce pseudogenů, založená na vyhledání rostlinných konzervovaných motivů 5,8S rDNA, délce sekvencí, obsahu GC bází a in silico predikci sekundární struktury, odhalila celkem 12 potenciálně nefunkčních kopií genu 5,8S rDNA.

Abstract:

The ITS1-5,8S-ITS2 sequence region of ribosomal DNA represents one of the most popular molecular marker in phylogenetics. However, detailed analyses of 5,8S rDNA are scarce and most of them deal with the complete region including the internal transcribed spacers ITS. In this thesis, 5,8S rDNA sequences were subjected to bioinformatic analysis to compare the variability of ribosomal genes in monocot and eudicot plants. The analyzed sequence data of the regions ITS1-5,8S rDNA-ITS2 were obtained by an experimental approach from isolated DNA and by searching in nucleic acid databases. The variability was assessed in total 114 sequences for each group. Multiple sequence alignments were used to identify conserved regions and to quantify gene mutations. Higher heterogeneity was detected in the 5,8S rDNA sequences of the eudicot group, but no statistically significant difference in the representation of variable sites (15,2 % and 19,3 %) or in the total number of mutations was confirmed. Manual pseudogene detection, based on plant conserved 5,8S rDNA motifs search, sequence length, content of GC and in silico secondary structure prediction, revealed a total of 12 potentially non-functional copies of the 5,8S rDNA gene.

Keywords

5, 8S rDNA, variabilita, mutace, sekvenční analýza, jednoděložné rostliny, vyšší dvouděložné rostliny

Keywords

5, 8S rDNA, variability, mutation, sequence analysis, monocotyledons, eudicotyledons

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 29. 5. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Pavel Hanáček, Ph.D.
• Reader: Michaela Ludvíková, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / field:
Plant Production / Plant Biotechnology