Bioinformatická analýza distribuce transpozonů na pohlavních chromozomech rostlin

Bc. Kateřina JURÁSKOVÁ

Master's thesis

Bioinformatic Analysis of Transposable Elements Distribution on Plant Sex Chromosomes

Abstract:

Regulace transpozonů v zárodečných drahách rostlin je dosud otevřené téma. U modelového druhu Arabidopsis thaliana byly objeveny epigenetické regulační dráhy přítomné pouze v samčí zárodečné dráze (pyl). Biologická relevance a dlouhodobý vliv těchto regulačních drah na transpoziční aktivitu transpozonů je ale u hermafroditní A. thaliana nesnadno studovatelný kvůli absenci pohlavně specifického chromatinu. U druhu Rumex acetosa s pohlavními chromozomy X a Y je známo, že většina rodin transpozonů vykazuje nerovnoměrné rozložení na chromozomech. Doposud užívané metody ale nemají dostatečné rozlišení k tomu, aby mohlo být prokázáno, že se transpozony u tohoto druhu šíří přednostně v jedné nebo druhé zárodečné dráze. Zde zvolená bioinformatická analýza dat chromozomů tříděných pomocí průtokové cytometrie má potenciál vnést do této problematiky nová zjištění. V této práci jsme analyzovali složení repetitivní frakce genomu R. acetosa pomocí RepeatExploreru, pokusili se o potvrzení modelu rozdílného šíření transpozonů u samčích a samičích zárodečných buněk. Očekávali jsme také objev indicií, že i samičí zárodečná dráha obsahuje dosud neobjevené epigenetické regulační mechanismy.

Abstract:

Regulation of transposons in plant germline is still an open topic. In the model plant Arabidopsis thaliana were found regulatory epigenetic pathways that are specific only for the male germline (pollen). The biological relevance and long term effect of these regulatory pathways on the transposition activity of transposons in hermafroditic A. thaliana is difficult to study because of the absence of sex-specific chromatin. In Rumex acetosa with sex chromosomes X and Y is known, that most of transposon families show an uneven distribution on sex chromosomes. However, the methods used so far do not have sufficient resolution to demonstrate, that transposons in this species are propagated preferentially either in male or female germline. The bioinformatics analysis of flow sorted chromosomes we used here has the potential to bring new findings into this issue. In this thesis we analyzed repetitive fraction of R.acetosa genome and we tested the model of different transposons proliferation in male and female germline. We also expected the discovery of new indications that the female germline contains as yet undiscovered epigenetic regulatory mechanisms.

Keywords

transponovatelné elementy, pohlavní chromozomy, satelity, distribuce transpozonů závislá na pohlaví, RepeatExplorer, NGS

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 5. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Zdeněk Kubát, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Bioinformatics