Cytonuclear interactions in grass autopolyploids and allopolyploids

Denisa KUBÍKOVÁ

Bachelor's thesis

Abstract:

The aim of this bachelor thesis was to evaluate intracellular changes following polyploidization and to count copy numbers of genes involved in cytonuclear interactions in auto- and allopolyploids. The leaf mesophyll cells from different plants were observed using a confocal microscope and evaluated in IMARIS software. I estimated cell and nuclear volumes, and numbers and volumes of chloroplasts. My results revealed that doubling the nuclear genome is accompanied by the increase in the nuclear volume by about 56% and cell volume by 21%. This is further pronounced in successive generations up to about 70% and 30%, respectively. Moreover, the obtained data revealed that the strategy to mitigate the imbalance in the stoichiometry of cytonuclear interactions in polyploids involve increase in the number (by about 15%) and volume (by about 17%) of chloroplasts, former being increased in the successive generations (to about 30%), while latter being purified (to about 7%). Interestingly, heterosis was not revealed for almost any parameters in homoploids and allopolyploids. Subsequently, the absolute copy number of the genes for the selected set of genes involved in cytonuclear interactions should was to be determined by the ddPCR method. This part could not be performed due to technical problems.

Abstract:

Cílem této bakalářské práce bylo vyhodnocení intracelulárních změn následujících polyploidizaci a spočítat kopie genů zapojených do cytonukleárních interakcí u auto- a allopolyploidů. Nejprve byla provedena literární rešerše o polyploidii a cytonukleárních interakcích. Poté bylo pomocí konfokálního mikroskopu a softwaru IMARIS provedeno pozorování buněk a vyhodnocení jejich rozměrů, velikostí jádra a počtu a velikosti chloroplastů. Mé výsledky prokázaly, že je zdvojení genomu doprovázeno zvýšením objemu jádra o asi 56 % a objemu buněk o 21 %. To je dále patrné v po sobě jdoucích generacích až o 70 % a 30 %. Získaná data navíc odhalila, že strategie ke zmírnění nerovnováhy ve stechiometrii cytonukleárních interakcí u polyploidů zahrnuje zvýšení počtu (asi o 15 %) a objemu (asi o 17 %) chloroplastů, přičemž dříve se zvyšuje v následujících generacích (na přibližně 30 %), zatímco druhý je purifikován (na přibližně 7 %). Zajímavé je, že u homoploidů a allopolyploidů nebyla heteróza odhalena téměř u žádných parametrů. Následně měl být metodou ddPCR stanoven absolutní počet kopií genů pro vybraný soubor genů účastnících se cytonukleárních interakcí. Tuto část nebylo možné provést z důvodu technických problémů.

Keywords

autopolyploidie, allopolyploidie, cytonukleární interakce, množství kopií genů

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 9. 5. 2022

Thesis defence

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

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology