Využití SEQUEL-SMRT sekvenování pro hledání mutantů v TILLING populací Máku setého

Markéta KONEČNÁ

Master's thesis

Usage of SEQUEL-SMRT sequencing for identifying mutants in TILLING population of Opium poppy

Abstract:

Sekvenování nové generace (NGS), v čele s moderní technologií SMRT (Single Molecule Real-Time sequencing) a sekvenačním nástrojem se systémem SEQUEL II firmy Pacific Bioscience skokově rozvíjí oblasti základního i aplikovaného výzkumu genomiky. Sekvenování DNA je stěžejní zejména pro moderní lékařský výzkum a diagnostiku. Přednosti celogenomového sekvenování PacBio, se promítají také v oblastech zemědělství, například při výrobě transgenních rostlin. Přínosnost SMRT sekvenování spočívá především ve čtení výjimečně dlouhých readů s velkou citlivostí a konsenzuální přesností sekvenovat nativní molekuly DNA. Technologie umožňuje přímou charakterizaci složitých strukturních genetických variant, včetně modifikací nukleotidových bází a detekcí nízkofrekvenčních mutací. Diplomová práce je zaměřena na využití SEQUEL - SMRT sekvenování pro hledání mutantů v TILLING populací Máku setého. Použití indukovaných mutací ve spojení s moderními genomickými nástroji vytváří efektivní strategií pro identifikaci a manipulaci s geny, s následným cílem zlepšit fenotypové hodnoty plodin. Teoretická část mé práce je zaměřená na podrobný popis technologie SEQUEL- SMRT sekvenování, včetně přínosnosti dlouhých amplikonů v podobě HiFi readů, práce popisuje využití jak u rostlin, tak v lékařské diagnostice. Taktéž jsem se zabývala mutagenezí s použitím EMS a popisem funkcí jednotlivých sledovaných genů a možnými výsledky po jejich inaktivaci. V rámci praktické části bylo mým cílem zvládnout analýzu sekvenačních dat získaných ze SEQUEL-SMRT experimentů mutací v máku.

Abstract:

Next-generation sequencing (NGS), leading to the latest SMRT (Single Molecule Real-Time Sequencing) technology and sequencing tool with a SEQUEL II system made by Pacific Bioscience, rapidly evolving areas of basic and applied genomics research. DNA sequencing is crucial, especially for modern medical research and diagnostics. The advantages of whole-genome sequencing PacBio reflect itself in agriculture, for instance in the production of transgenic plants. SMRT utility is based mostly on reading of exceptionally long reads with high sensitivity and consensus accuracy to sequence native DNA molecules. Technology allows direct characteristics of complex structural genetic variants, involving the modification of nucleotide basis and detection of low-frequency mutation. Diploma thesis is focused on usage of SEQUEL - SMRT sequencing for identifying mutants in tilling population of opium poppy. Usage of induced mutation in connection with modern genomic tools creates effective strategies for identification and manipulation of genes, with subsequent targets to improve phenotype values of crops. Theoretical part of my diploma thesis is focused on detailed description of technology SEQUEL - SMRT sequencing, including benefits of long amplicons in the form of HiFi reads, the thesis describes usage both in plants and in medical diagnostics. I've also been dealing with mutagenesis with the usage of EMS and description of function of selected genes and possible results for its inactivation. Within practical part, my target was to master the analysis of sequencing data gathered from SEQUEL - SMRT experiment of opium poppy mutation.

Keywords

SMRT sekvenování, SEQUEL systém, mutageneze, TILLING, šlechtění rostlin, mutace, Mák setý, izolace DNA

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2021

Accessible from:: 31. 12. 2999

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Jiří Červeň

University of Ostrava

Faculty of Science

Master programme / field:
Chemistry / Experimentální biologie