Genetická diverzita a fylogeneze Pisum fulvum Sibth. & Sm.

Bc. Oldřich Trněný

Master's thesis

Genetic diversity and phylogeny of Pisum fulvum Sibth. & Sm.

Abstract:

Pisum fulvum Sibth. & Sm. je jeden ze tří druhů v rodu Pisum L., do kterého jsou též řazeny druhy Pisum sativum L. a Pisum abyssinicum A.Br. Společně s poddruhy P. sativum subsp. elatius M. Bieb. a P. sativum subsp. humile Boiss. et Noe. je řadíme do skupiny planých forem hrachu. P. fulvum patří svým vztahem ke kulturnímu hrachu P. sativum L. subsp. sativum. do jeho sekundárního genového poolu. Vzhledem k potenciálu využití P. fulvum jako donora genů zájmu v procesech obohacování genetické diverzity kulturního hrachu ho lze považovat za významný rostlinný druh, jehož biologická charakteristika by měla být v rámci možností doplněna. Druh P. fulvum se od zbytku vývojové linie rodu Pisum oddělil v období před 1,7 miliony let +/- 0,4 milionů let. V současné době je jeho výskyt omezen na východní část území Levanty, a i když se zde vyskytuje sympatricky s dalšími zástupci rodu Pisum, je druhem vyskytující se zde v největší míře. Třemi přístupy molekulární biologie DNA sekvenace jaderné oblasti ITS a chloroplastové oblasti trnSG, DArT-SeqTM a GenoPea 13.2K SNP je v této diplomové práci charakterizována genetická diverzita druhu P. fulvum. Sekvenace ITS oblasti u 149 položek vedla k identifikaci čtyř ribotypů, které byly dále analyzovány v biogeografických souvislostech. Na základě analýzy dat z celogenomové genotypizace DArT-SeqTM v porovnání s místy původu analyzovaných položek byly určeny tři skupiny (jižní, střední a severní), které můžeme pokládat za vnitrodruhové vývojové linie. V případě analýzy dat z GenoPea 13.2K SNP byl genotyp P. fulvum porovnán s genotypy ostatních planých forem hrachu a P. abyssinicum a byly identifikovány SNP spojené s genotypem P. fulvum. Analýzou kodominantních SNP dat a analýzou sekvencí trnSG byl také potvrzen u některých položek P. fulvum recentní genový tok se zástupci ostatních planých forem hrachu.

Abstract:

Pisum fulvum Sibth. & Sm. is one of the three species in genus Pisum L., which also includes species Pisum sativum L. and Pisum abyssinicum A.Br. P. fulvum together with subspecies P. sativum subsp. elatius M.Bieb. and P. sativum subsp. humile Boiss. et Noe. belong to the group of wild pea. P. fulvum belongs to secondary gene pool of cultural pea P. sativum L. subsp. sativum. Due to the potential use of P. fulvum as a donor of gene of interest in processes of cultural pea genetic diversity enrichment, it may be considered as an important plant species whose biological characteristics should be assembled within the possibilities. Divergence separating P. fulvum from the rest of the evolutionary lineage of the genus Pisum occured in the period before 1.7 million years +/- 0.4 million years. Currently, its habitats is limited to the eastern part of the territory of Levant where P. fulvum is more abundant plant in its range than other groups of the genus Pisum that occurs sympatric with P. fulvum. The genetic diversity of P. fulvum is characterized in the current thesis by three approaches of molecular biology using DNA sequencing of ITS nuclear region and trnSG chloroplast region, DArT-SeqTM and GenoPea 13.2km SNP. Sequencing ITS region of 149 accessions led to the identification of four ribotypes that were analyzed in biogeographical context. Based on the comparing the analysis of data from genome-wide genotyping DArT-SeqTM and origin of analyzed accessions three groups (south, central and north) which can be considered as intraspecific evolutionary line were identified. In case of analysis of data from GenoPea 13.2K SNP P. fulvum genotype was compared with genotypes of other groups of pea and P. fulvum asociated SNPs were identified. Recent gene flow between some accessions of P. fulvum and accessions of other groups of wild pea was confirmed by analysis of codominant SNP data and by analysis of trnSG sequences.

Keywords

predikce distribuce, ITS, ribotyp, trnSG, celogenomová genotypizace, vnitrodruhová variabilita, DArT-SeqTM, GenoPea 13.2K SNP

Keywords

ITS, trnSG, ribotyp, predikce distribuce, celogenomová genotypizace, vnitrodruhová variabilita, DArT-SeqTM, GenoPea 13.2K SNP

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2016

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Hanáček, Ph.D.

Mendel University in Brno

Faculty of Agronomy

Master programme / field:
Plant Production / Plant Biotechnology