Analýza krátkého mezerníku (ITS1 a ITS2) 45S rDNA lokusu v rámci čeledi Musaceae

Jana Čížková

Master's thesis

Analysis of internal transribed spacer (ITS1 and ITS2) in 45S rDNA locus in Musaceae

Abstract:

Banánovníky a plantainy (Musa spp.) jsou jednoděložné rostliny pocházející z jihovýchodní Asie. Rod Musa náleží do čeledi Musaceae, která zahrnuje ještě dva další rody, Ensete a Musella. Zástupci nejpočetnějšího rodu Musa jsou rozdělováni do čtyř sekcí: Eumusa, Rhodochlamys, Australimusa a Callimusa. Většina kultivovaných sladkých banánů pochází z inter- a intradruhového křížení dvou planě rostoucích diploidních druhů sekce Eumusa: Musa acuminata (AA genom) a Musa balbisiana (BB genom). Banánovníky jsou čtvrtou nejvýznamnější plodinou rozvojových zemí. Znalost jejich jaderného genomu a fylogenetických vztahů mezi jednotlivými zástupci je však i přes jejich ekonomickou důležitost poměrně omezená. Předkládaná diplomová práce se zabývá analýzou diversity a evolučních vztahů vybraných zástupců čeledi Musaceae. Fylogenetické vztahy mezi jednotlivými zástupci čeledi Musaceae byly studovány s využitím sekvenační analýzy ITS1-5,8S-ITS2 oblasti z 45S rDNA lokusu. Fylogenetické stromy byly sestaveny pomocí neighbor joining metody a zakořeněny druhem Zingiber officinale (zázvor lékařský). Výsledky analýzy založené na mezerníku ITS2 podporují hypotézu monofyletického původu rodu Musa, který je oddělen od rodů Musella a Ensete. Výsledky dále potvrzují blízký evoluční vztah mezi sekcemi Eumusa a Rhodochlamys, respektive Australimusa a Callimusa. Získané výsledky také potvrdily, že zástupci B genomu jsou striktně odděleni od ostatních druhů sekce Eumusa a Rhodochlamys. Sekvenační analýza ITS1 a ITS2 mezerníků u čtyř vybraných hybridních zástupců rodu Musa také ukazuje, že nukleotidová sekvence této oblasti zůstává zachována i v mezidruhových hybridech a tato metodika je použitelná i pro studium konstituce genomu mezidruhových hybridů

Abstract:

Bananas and plantains (Musa spp.) are monocotyledonous plants, which originated in South-East Asia. The genus Musa is a member of family Musaceae, which includes two other genera, Ensete and Musella. Musa is currently separated into four sections: Eumusa, Rhodochlamys, Australimusa, Callimusa. Most banana cultivars originated from the intra- and inter-specific hybridization of two wild diploid species from section Eumusa, Musa acuminata (AA genome) and M. balbisiana (BB genome). Bananas and plantaines are the fourth most important crop in developing countries. Despite their economic importance knowledge about nuclear genome and phylogenetic relationships is insufficient. In this study, the internal transcribed spacer region (ITS1-5,8S-ITS2) of the 45S rDNA was used to analyse diversity and phylogenetic relationships inside the family Musaceae. Phylogenetic relationships of different members of the family Musaceae were analysed based on the nucleotide sequences of ITS1-5,8S-ITS2 regions. Phylogenetic trees were constructed using neighbor joining method and rooted by Zingiber officinale. Analysis based on ITS2 spacer supports genus Musa as a monophyletic group, which is strictly separated from genera Musella and Ensete. Phylogenetic analysis also showed close relationships between Australimusa and Callimusa sections and also close relationships between Rhodochlamys and Eumusa, respectively. The ITS sequence data were also found useful to resolve relationships at lower taxonomic levels within the genus Musa and to discriminate A and B genomes, whose ITS sequences remain conserved in intraspecific hybrids. The ability to determine genomic constitution is important not only in taxonomy but also in breeding new hybrid banana cultivars

Keywords

Musa, banánovník, ITS, fylogenetické vztahy

Keywords

Musa, banana, ITS, phylogenetic relationships

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 5. 2009

Thesis defence

• Date of defence: 10. 6. 2009
• Supervisor: Eva Hřibová
• Reader: Jan Šafář

Univerzita Palackého

Přírodovědecká fakulta

Master programme / field:
Biologie / Molekulární a buněčná biologie