Molekulární aspekty androgeneze u okurky seté (Cucumis sativus L.)

Markéta ZÁLEŠÁKOVÁ

Bachelor's thesis

Molecular aspects of androgenesis in cucumber (Cucumis sativus L.)

Abstract:

Androgeneze je proces, při kterém mikrospory nebo mladá pylová zrna přejdou v reakci na stres z normálního vývoje pylu na embryogenní dráhu. Prostřednictvím androgeneze lze vyprodukovat kompletní homozygotní rostliny a zkrátit tím časovou náročnost šlechtitelských programů. Účinnost produkce androgenních embryí však závisí na mnoha faktorech, jako je například genotyp rostliny, vývojové stádium pylu, typ stresového ošetření a kultivační podmínky. V této práci byla provedena indukce androgeneze chladem v prašnících Cucumis sativus L. Za účelem pochopení molekulárních mechanismů přeprogramování mikrospor na embrya byla provedena analýza exprese vybraných genů u prašníků in vitro kultivovaných v chladu, dále u prašníků kultivovaných bez působení chladu a byla porovnávána s expresí genů v čerstvých prašnících. Testovanými geny byly CAT, APX, GPX, LOXCs1, LOXCs2, které jsou zapojeny do buněčné odpovědi na stres, dále gen PCNA spojený s proliferačními procesy a gen XTH podílející se na modifikacích buněčné stěny. Největší změny exprese byly zaznamenány u prašníků, které nebyly kultivovány v chladu. Pro lepší porozumění molekulárních aspektů přímo spojených s indukcí androgeneze je třeba dalších výzkumů.

Abstract:

Androgenesis is the process by which microspores or young pollen grains are switched from normal pollen development towards an embryogenic pathway in response to stress. Complete homozygous plants can be produced by androgenesis, thus shortening the time required for breeding programs. However, the efficacy of androgen embryo production depends on many factors, such as plant genotype, pollen developmental stage, type of stress treatment, and culture conditions. In this work, cold induction of androgenesis was performed in anthers of Cucumis sativus L. In order to understand the molecular mechanisms of microspore reprogramming into embryos, expression of selected genes was analyzed in anthers cultured in vitro in cold and without cold and analyzed with gene expression in fresh anthers. The genes tested were CAT, APX, GPX, LOXCs1, LOXCs2, which are involved in the cellular response to stress, as well as the PCNA gene associated with proliferative processes and the XTH gene involved in cell wall modifications. The largest changes in expression were observed in anthers that were not cultured in the cold. Further research is needed to better understand the molecular aspects directly related to the induction of androgenesis.

Keywords

androgeneze, mikrospora, in vitro kultura, genová exprese

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Vladan Ondřej, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology