Závislost transkripční aktivity ribosomálních RNA genů na vývojových a metabolických podmínkách u rostlinných alopolyploidních druhů

Bc. Eva Dobešová

Master's thesis

Developmental and metabolic control of transcription activity of ribosomal RNA genes in allopolyploid species

Abstract:

Tragopogon mirus Ownbey je poměrně mladý alotetraploidní druh, který vznikl opakovaně během posledních 80 let po převozu diploidních předků T. dubius Scop. a T. porrifolius L. z Evropy do Severní Ameriky, kde se začali množit a hybridizovat. U většiny přirozených populací se v genomu T. mirus nachází mnohem méně rDNA jednotek původem z T. dubius než od T. porrifolius. Nicméně i přesto jsou tyto jednotky transkripčně aktivní a vykazují jadérkovou dominanci. Pokud však dojde k rozsáhlé eliminaci T. dubius jednotek, jako se tomu stalo u rostliny 2603-33A, dochází ke kodominanci a přepisu homeologních genů v intenzivně dělivých pletivech, kde T. dubius jednotky nejsou schopné pokrýt potřebu rRNA. U rostliny 2603-33A-C7 byla pozorována v celém kořeni i hypokotylu zvýšená exprese T. porrifolius rDNA jednotek oproti listu, v němž byla zachována typická dominace T. dubius jednotek. Dále se ukázalo, že nejenom intenzita dělení buněk ale také vnější podmínky mohou ovlivňovat transkripci rDNA genů. Při nižší teplotě bylo u semenáčků pozorováno větší relativní zastoupení T. porrifolius rRNA než při teplotě vyšší a navíc několikanásobně vyšší absolutní transkripci těchto jednotek potvrdila kvantitativní real-time PCR. Předpokládáme, že umlčené homeologní geny alotetraploidů mohou sloužit jako záloha v případě, že dojde ke ztrátě genu.

Abstract:

Tragopogon mirus Ownbey is a recent allotetraploid that has formed recurrently within the last 80 years, following the introduction of the diploid progenitors T. dubius Scop. and T. porrifolius L. from Europe to North America. In most natural populations, there are far fewer rDNA units of the T. dubius origin than those of T. porrifolius origin. Nevertheless, T. dubius homeologs are transcriptionally dominant in most populations of T. mirus. If homozygous macrodeletion occurs at the transcriptionally dominant locus (plant 2603-33A) T. dubius dominance can be switched to codominance in tissues with high mitotic activity. Increased expression of the T. porrifolius rDNA units was observed in the whole root and hypocotyl of plant 2603-33A-C7 but in leaves there was typical dominance of the T. dubius units. In addition, it was shown that not only mitotic activity but also external conditions can influence rDNA transcription. In seedlings the proportion of T. porrifolius rRNA units was higher at lower temperature than at higher temperature and several times higher expression of these units was confirmed also by real-time PCR. We hypothesize that silenced homeologs in allopolyploids may serve as reserve in case of loss of transcriptionally dominant genes.

Keywords

polyploidie, Tragopogon, jadérková dominance, polyploidy, nucleolar dominance

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 11. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 6. 6. 2012
• Supervisor: RNDr. Aleš Kovařík, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry