Studium stability genomového složení u vybraných kříženců kostřav a jílků xFestulolium

Bc. Lucie HORÁKOVÁ

Master's thesis

Study on stability of genomic composition in hybrids of fescues and ryegrasses xFestulolium

Abstract:

Předkládaná diplomová práce je zaměřená na studium stability genomového složení mezirodových kříženců Festulolium (Festuca x Lolium) kombinující agronomicky výhodné vlastnosti obou rodičů: zástupců rodů kostřava (Festuca L.) a jílek (Lolium L.). Tyto jednoděložné trávy patří do ekonomicky významné čeledi lipnicovité (Poaceae) a představují hlavní složku luk a pastvin. Slouží převážně jako krmivo pro hospodářská zvířata, ale využívají se také při zakládání užitkových či okrasných trávníků. Značným problémem při šlechtění hybridních trav je nestabilita jejich genomu v následujících generacích způsobená párováním homeologních chromozomů a cizosprašným typem rozmnožování. V teoretické části je charakterizována čeleď lipnicovité a zvláštní pozornost je věnována hospodářsky významným druhům rodu kostřava a jílek. Dále se v teoretické části zabývám mezirodovou hybridizací, genomovým složením odrůd Festulolium, stabilitou jejich genomu a v neposlední řadě také metodami vhodnými k identifikaci a charakterizaci hybridů. Cílem experimentální části této práce bylo pomocí genomové in situ hybridizace studovat genetickou variabilitu a stabilitu genomového složení v následující generaci u vybraných introgresních odrůd Festulolium (Spring Green, FuRs0142, Lofa a FLM). Výsledky cytogenetické analýzy ukázaly nevyvážené zastoupení rodičovských genomů, neboť v genomech všech analyzovaných rostlin dominoval genom jílku nad genomem kostřavy. V následující generaci bylo u většiny rostlin pozorováno zvýšení podílu jílkového genomu a postupná eliminace genomu kostřavového. Pouze v případě sprášení rostlin s kostřavovým, i bez kostřavového chromatinu a následné selekce pouze rostlin s kostřavovým chromatinem, byl u odrůd Lofa i FLM pozorován z generace na generaci mírný nárůst kostřavového chromatinu. Nicméně stále bylo zastoupení rodičovských genomů značně nerovnoměrné. Na základě získaných výsledku lze usoudit, že genom introgresních odrůd není příliš stabilní a v následujících generacích dochází k dalšímu posunu genomového složení ve prospěch jílkového genomu. Pokud nebudou rostliny předem selektovány, může v dalších generacích dojít až k úplné eliminaci kostřavového chromatinu a návratu k čistě jílkové formě.

Abstract:

This diploma thesis is focused on the genomic composition and its stability in intergeneric hybrids Festulolium (Festuca x Lolium) which may combine superior agronomic characteristics of fescue (Festuca L.) and ryegrass species (Lolium L.). These monocot grasses are members of the economically important Poaceae family and are the main component of permanent meadows and pastures. Grasses provide high quality fodder for livestock and they are also used for turf and ornamental purposes. However, hybrid grasses possess troubles with the enormous genetic variability and instability in the successive generations due to a pairing of homoelogous chromosomes and outcrossing type of reproduction. In theoretical part of this thesis, Poaceae family is characterized with the special attention given to the genera Festuca and Lolium. Other part focuses on the intergeneric hybridization, genomic composition of Festulolium, stability of hybrid genomes and on the main cytogenetic and molecular methods used for the identification and characterization of the hybrids and their genomes. The main aim of this work was to study genetic variability and stability of the genomic composition in the successive generations of four Festulolium cultivars (Spring Green, FuRs0142, Lofa a FLM) using genomic in situ hybridization. The cytogenetic analysis detected unbalanced representation of parental genomes. In the genomes of all analysed plants the Lolium genome dominated over the Festuca genome. The analysis detected increasing predominance of Lolium genome in the successive generation of the majority of analysed plants. Slight increase of Festuca chromatin was observed in two cultivars: Lofa and FLM when plants with and without Festuca chromatin were intercrossed and only plants with Festuca chromatin were used for seed collection. However, genomic constitution in these cultivars remained unbalanced.To conclude, the results of this thesis indicates instability of the hybrid genome of introgression Festulolium cultivars. It seems evident, that without proper selection of the plants for mating, the introgresion(s) from Festuca genome will be eliminated in subsequent generations and hybrid cultivars will revert to the pure Lolium form.

Keywords

Festulolium, Festuca L., Lolium L., genomové složení, genomová in situ hybridizace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 29. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: RNDr. David Kopecký, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology