Sekvenční analýza A a B chromozomální varianty genu CENH3 u kukuřice

Barbora ZPĚVÁKOVÁ

Bachelor's thesis

Sequence analysis of A and B chromosomal variant of CENH3 gene in maize

Abstract:

Kukuřice setá (Zea mays) je významnou hospodářskou plodinou, která kromě deseti párů standardních chromozomů (A chromozomů) může nést i nadbytečné a postradatelné B chromozomy. B chromozomy jsou často označovány jako "parazitické" elementy, jelikož na svého nositele obvykle mají negativní vliv. Aby nedocházelo k jejich ztrátám, vyvinuly si pro své zachování a akumulaci v populaci různé "drive" mechanismy, kterými zvyšují pravděpodobnost přenosu do další generace. U B chromozomů kukuřice je nejdůležitějším drive mechanismem nondisjunkce sesterských chromatid během druhé pylové mitózy spojená s preferenčním oplozením vaječné buňky spermatickou buňkou nesoucí B chromozom(y). Pro správnou segregaci standardních chromozomů je nezbytná přítomnost centromerické varianty histonu H3 (CENH3), jejíž homologní varianta byla objevena na B chromozomu kukuřice. Podstatou této práce bylo provedení sekvenční analýzy obou variant genu CENH3 za účelem srovnání jejich konzervovanosti u vybraných linií kukuřice seté. Bylo zjištěno, že A i B varianta genu CENH3 je u všech 40 zkoumaných linií kukuřice silně konzervována. Konzervovanost B varianty CENH3 by mohla znamenat její potenciální klíčovou roli při akumulačních mechanismech B chromozomů, možná i v samotné nondisjunkci.

Abstract:

Maize (Zea mays) is an important agricultural crop which, in addition to ten pairs of standard chromosomes (A chromosomes), can also carry supernumerary and dispensable B chromosomes. B chromosomes are often referred to as 'parasitic' because in most cases they have negative effect on their host. To prevent their loss and to preserve and accumulate in population, they evolved various drive mechanisms increasing the probability of transmission to the next generation. In maize, the most significant drive mechanism of B chromosomes is the nondisjunction of sister chromatids coupled with preferential fertilization of the egg cell by the sperm carrying B chromosome(s). For proper segregation of standard chromosomes, a presence of a centromeric histone H3 (CENH3) is essential. A homologous variant of CENH3 has been discovered in maize B chromosome. The main purpose of this study was to perform sequence analysis of both CENH3 variants to compare their conservation in selected maize lines. The A and B variants of CENH3 were found to be strongly conserved across all 40 maize lines that were studied. The conserved nature of the B variant of CENH3 could indicate its prossible crucial role in the accumulation mechanisms of B chromosomes, potentially in nondisjunction itself.

Keywords

CENH3, B chromozomy, Zea mays, nondisjunkce

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Radim Svačina, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology