Ukotvování fyzické mapy krátkého ramene chromozómu 7D pšenice

Bc. Zuzana TULPOVÁ

Master's thesis

Anchoring of physical map of the short arm of wheat chromosome 7D

Abstract:

Pšenice setá (Triticum aestivum L.; 2n = 6x = 48; AABBDD) je zdrojem potravy pro 35% světové populace a je tak možné ji považovat za jednu z nejdůležitějších plodin na světě. Vytvoření fyzické mapy celého genomu pšenice je nezbytným krokem pro získání jeho kompletní referenční sekvence. Sekvenování pšenice je ztíženo značnou velikostí jejího genomu (17 Gb) a jeho polyploidním charakterem (subgenomy A, B a D). Tyto překážky je možné překonat pomocí průtokové cytometrie, díky níž lze třídit jednotlivé chromozómy, nebo jejich ramena, a tím studium genomu pšenice výrazně zjednodušit. Předkládaná práce je zaměřena na krátké rameno chromozómu 7D pšenice (7DS), přesněji na ukotvování jeho fyzické mapy. Tématem teoretické části je konstrukce fyzických map a jejich ukotvování. Cílem praktické části bylo ukotvení fyzické mapy ramene 7DS a testování nových přístupů ukotvování, včetně využití integrace s fyzickou mapou Aegilops tauschii (donor D genomu pšenice) nebo odvozování STS markerů pro reverzní ukotvování ze sekvencí BAC klonů získaných technologií Illumina. Celkově bylo prostřednictvím 585 markerů ukotveno 309 kontigů fyzické mapy, které reprezentují 51% fyzické mapy 7DS. Jako nejefektivnější se ukázalo in silico ukotvování, které umožnilo lokalizovat 286 kontigů na rameni 7DS. Spolehlivost in silico ukotvování byla ověřena prostřednictvím 11 markerů, které byly rovněž ukotveny ručně. Manuálním ukotvováním za použití markerů z databáze GrainGenes bylo ukotveno dalších 23 kontigů. Pro reverzní ukotvování neukotvených kontigů byly použity jednak koncové sekvence BAC klonů (BES), jednak sestavené sekvence několika BAC klonů. Ze sekvencí bylo odvozeno celkem 18 STS markerů. Dosud se podařilo zamapovat dva z nich metodou radiačního hybridního mapování. Metoda vyžaduje další optimalizaci pro zefektivnění postupu.

Abstract:

Bread wheat (Triticum aestivum L.; 2n = 6x = 48; AABBDD) is a staple food for 35% of the world's population and can be thus considered one of the most important crops in the world. Construction of a physical map of the whole wheat genome appears an essential step towards obtaining its complete reference sequence. Sequencing of wheat is complicated by its huge genome size (17 Gb) and polyploid nature (A, B and D subgenomes). These obstacles can be overcome by flow cytometry, which enables sorting individual chromosomes or their arms and thus simplifying the wheat genome studies. This thesis is focused on the short arm of wheat chromosome 7D (7DS), namely anchoring of its physical map. The subject of the theoretical part is a construction of physical maps and their anchoring. The aim of the practical part was anchoring of the 7DS physical map and testing of new anchoring approaches, including integration of wheat 7DS physical map with that of Aegilops tauschii (wheat D genome donor) and deriving STS markers for reverse anchoring from BAC sequences obtained by Illumina technology. Overall, we have anchored 585 markers into 309 contigs, which represent 51% of the 7DS physical map. In silico anchoring proved the most efficient approach, which allowing to land 286 contigs on the 7DS arm. Reliability of the in silico anchoring was verified by 11 markers, which were anchored both in silico and manually. Another 23 contigs were anchored manually by using markers from GrainGenes database. For reverse anchoring we used both BAC-end sequences (BES) and sequence assemblies of several BAC clones. Overall, 18 STS markers have been derived from the sequences and to date, two of them were localized on the 7DS arm using radiation hybrid mapping. The method requires further optimization to streamline the procedure.

Keywords

fyzická mapa krátkého ramene chromozómu 7D pšenice, manuální ukotvování, in silico ukotvování, reverzní ukotvování, STS markery, radiační hybridní mapování

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2013

Accessible from:: 7. 5. 2013

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2013
• Supervisor: Ing. Hana Šimková, CSc.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology