Organizácia chromozómov v jadrách deliacich sa mitózou a endoreduplikovaných jadrách embrya a endospermu jačmeňa

Bc. Ľuboslava FERKOVÁ

Master's thesis

Chromosome organization in cycling and endoreduplicated nuclei of barley embryo and endosperm tissues

Abstract:

Cereal seeds are one of the most important sources of energy for humans and domestic animals, owing to their large and nutritious endosperm tissues. The functions of seeds include protection of the embryo, survival in difficult conditions and nutrition of the embryo during germination. Seed development is a very complex process, little is known about the structure and organization of the chromosomes in seed tissues. The main goal of this master thesis was to analyze chromosome organization in cycling and endoreduplicated nuclei isolated from embryo and endosperm tissues of developing barley seeds. First, on the basis of a comparative karyotype analysis, the appropriate barley accession was selected for further research. Then, using fluorescence in situ hybridization, sister chromatid cohesion at 45S and 5S rDNA loci was investigated. To investigate the coherence of sister chromatids in specific chromosome segments, attempts were made to optimize the oligo-FISH staining protocol. Further, using FISH-associated immunolabeling, nucleoli changes were studied. Finally, by using FISH combined with image rendering, the Rabl chromosome organization was investigated. Altogether showed that endoreduplication alters chromosome and chromatin organization in a tissue- and seed-age-dependent manner, which may be accompanied by programmed cell death.

Abstract:

Semená obilnín sú jedným z najdôležitejších zdrojov energie pre ľudí a domáce zvieratá vďaka svojmu výživnému tkanivu - endospermu. Medzi funkcie semien patrí ochrana embrya, prežitie v ťažkých podmienkach a výživa embrya počas klíčenia. Na lepšie pochopenie procesu vývoja semien je potrebné vedieť viac o štruktúre a organizácii chromozómov v ich bunkových jadrách. Hlavným cieľom tejto diplomovej práce bolo analyzovať organizáciu chromozómov v mitoticky sa deliacich a endoreduplikovaných jadrách izolovaných z tkanív embrya a endospermu vyvíjajúcich sa semien jačmeňa. Ako prvé bol na základe porovnávacej analýzy karyotypov vybraný príslušný kultivar jačmeňa. Ďalej bola pomocou fluorescenčnej in situ hybridizácie študovaná kohézia sesterských chromatíd na 45S a 5S rDNA lokusoch. Na vylepšenie experimentu bol optimalizovaný protokol pre farbenie oligo-FISH na špecifických chromozomálnych segmentoch. Ďalej pomocou imunoznačenia spojeného s FISH bolo možné študovať zmeny jadierok v jadrách. Nakoniec bola pomocou FISH v kombinácii s vykreslením obrazu skúmaná Rabl organizácia chromozómov. Celkovo sa ukázalo, že endoreduplikácia mení organizáciu chromozómov a chromatínu v závislosti od typu tkaniva a veku semien. Daný proces môže byť sprevádzaný programovanou bunkovou smrťou.

Keywords

embryo, endoreduplikácia, endosperm, fluorescenčná in situ hybridizácia, imunofarbenie, jačmeň, jadierko, Rabl organizácia chromatínu, semeno, sesterské chromatídy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Anna Nowicka, PhD.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Molecular and Cell Biology / Molecular and Cell Biology