Analýza dvou typů mobilních elementů vykazujících kontrastní FISH lokalizaci v genomech druhů Festuca sp. a Lolium sp.

Bc. Veronika KAPUSTOVÁ

Diplomová práce

Analysis of two types of mobile elements differentially localized in Festuca sp. and Lolium sp. genomes

Anotace:

Předkládaná diplomová práce se věnuje analýze dvou mobilních elementů, které vykazovaly kontrastní lokalizaci po fluorescenční in situ hybridizaci v genomu kostřavy luční (Festuca pratensis). Hlavním cílem bylo objasnit, zda se tyto dva mobilní elementy vyskytují i v blízce příbuzných druzích kostřav a jílků, respektive u příbuzných obilovin. Teoretická část této práce se zabývá základní charakteristikou čeledi Poaceae, se zaměřením na rody Festuca a Lolium, a strukturou genomu této čeledi. Dále se věnuje repetitivním sekvencím DNA, jejich funkcím v jaderném genomu a jejich využití. V neposlední řadě je popsáno cytogenetické mapování, jako stěžejní molekulárně biologická metoda, využitá v této práci pro identifikaci organizace dvou studovaných mobilních elementů v jaderném genomu. Experimentální část práce představovala částečnou analýzu sekvencí in silico, kdy byly identifikovány sekvence homologní k již dříve popsaným elementům CL4 (DNA transpozón nadrodiny CACTA) a CL38 (pravděpodobný LTR element). Součástí této analýzy byla především identifikace dlouhých sekvencí obsahujících kódující domény a jejich využití pro podrobnou charakterizaci těchto repetitivních elementů u několika zástupců rodů Festuca a Lolium a některých dalších zástupců čeledi Poaceae. V neposlední řadě bylo provedeno cytogenetické mapování vybraných mobilních elementů u studovaných druhů s cílem zjistit jejich lokalizaci v jaderném genomu. Pro cytogenetické mapování bylo využito metody vícebarevné fluorescenční in situ hybridizace na metafázních chromozómech. Na základě provedených analýz byly oba typy studovaných mobilních elementů identifikovány ve všech analyzovaných druzích. U elementu, který byl dříve popsán jako pravděpodobný LTR retrotranspozón, byly identifikovány dostatečně dlouhé kontigy, nesoucí kódující domény, díky nimž se jednoznačně podařilo charakterizovat tento retroelement jako Cereba-like retrotranspozón z rodiny Ty3/Gypsy, skupiny Chromoviridae. Cytogenetické mapování potvrdilo velmi podobnou lokalizaci studovaných elementů nejen u blízce příbuzných druhů kostřav a jílků, ale také u vzdálenějších zástupců obilovin.

Abstract:

The diploma thesis is dealing with analysis of two mobile elements which were differentially localized after fluorescence in situ hybridization in the genome of Festuca pratensis. The main aims were to find out presence of these mobile elements in closely related species of fescues and ryegrasses, as well as in related grain species. Theoretical part of this thesis is focused on general characteristics of the family Poaceae, especially on the genera Festuca and Lolium, and genome structure of this family. Furthermore, it is dealing with repetitive DNA sequences, their function in nuclear genomes of plants and their use. Other part focuses on cytogenetic mapping, as the main method used in this thesis to identify the organization of analyzed mobile repetitive elements in nuclear genome. Experimental part of the thesis described partial in silico analysis of the chosen mobile elements, identification of homologous sequences in related species and use of coding domains for detailed characterization of respected elements in selected representatives of the genera Festuca and Lolium and some other members of the family Poaceae. Finally, cytogenetic mapping of the chosen mobile elements in the studied species was performed using multicolor fluorescence in situ hybridization on metaphase chromosomes. The analyzed repetitive elements were identified in all studied species. Using homology searches, long sequence contigs representing putative LTR retrotransposon CL38 were identified and their coding domains enabled further characterization of this DNA repetitive element as a Cereba-like representative of Ty3/Gypsy Chromoviridae family. Cytogenetic mapping confirmed very similar pattern of the elements in all closely related species of fescues and ryegrasses, as well as in nuclear genomes of selected cereals.

Klíčová slova

Aegilops tauschii, Avena sativa, CACTA, cytogenetické mapování, Festuca, fluorescenční in situ hybridizace, Hordeum vulgare, Lolium, mobilní elementy, Secale cereale, Triticum aestivum, Triticum monococcum, Ty3/Gypsy

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 4. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Eva Hřibová, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biologie / Molekulární a buněčná biologie