Celogenomové sekvenování vybraných druhů sinic

Bc. Marek GLOMBIK

Master's thesis

Whole-genome sequencing of selected cyanobacterial species

Abstract:

Diplomová práce se zabývá celogenomovým sekvenováním a anotací 2 vybraných druhů sinic, sladkovodní sinice Jacksonvillea apiculata 2014/77b a epizoické nebo endozoické sinice Synechococcus sp. S4. Teoretická část obsahuje poznatky o fylogenomice, genomice sinic a genome streamliningu, využití celogenomového sekvenování ve výzkumu evoluce sinic a sekundárním metabolismu. Praktická část zahrnuje zpracování sekvenčních dat a kompletní anotaci kódujících sekvencí, repetitivních sekvencí, tRNA, analýzu ontologie genů, přítomnosti sekundárního metabolismu a zařazení do systému sinic na základě fylogenomického přístupu u obou vybraných druhů sinic. U Synechococca sp. S4 byla ještě navíc provedena analýza horizontálního přenosu genů, analýza přítomnosti delecí a inverzí v porovnání s nejbližším příbuzným, sinicí Cyanobium gracile PCC 6307 a datovací analýza. Velikost genomu J. apiculata 2014/77b byla stanovena na 10,7 Mb s 44% obsahem G:C bází a 10 096 protein kódujícími sekvencemi. Fylogenomickou analýzou byla J. apiculata zařazena do řádu Oscillatoriales, ale byla odhalena možná kontaminace kmenu jinou sinicí. Velikost genomu Synechococca sp. S4 byla stanovena na 2,7 Mb s obsahem G:C bází 70 % a 2 672 protein kódujícími sekvencemi. Fylogenomickou analýzou byla potvrzena předpokládaná příbuznost se sinicí C. gracile PCC 6307. Nebylo potvrzeno spojení redukce genomu Synechococca sp. S4 se symbiózou. Datovací analýzou bylo určeno stáří tohoto druhu na přibližně 90 milionů let.

Abstract:

This diploma thesis is focused on a whole-genome sequencing and annotation of two selected cyanobacterial species, freshwater cyanobacterium Jacksonvillea apiculata 2014/77b and epizoic or endozoic cyanobacteria Synechococcus sp. S4. Theoretical part of this thesis contains principal knowledge of phylogenomics, cyanobacterial genomics and genome streamlining, using whole-genome sequencing to study the evolution of cyanobacteria and secondary metabolism. Practical part of this thesis involves processing primary sequence data, complete annotation of coding regions, repetitive sequences, tRNA, gene ontology analysis, presence of secondary metabolism and an inference of cyanobacterial phylogeny of the two selected cyanobacterial species by the phylogenomic approach. This part also contains the analysis of horizontal gene transfer, presence of deletions and inversions of Synechococcus sp. S4 by comparison with its closest neighbour Cyanobium gracile PCC 6307 and the divergence time analysis. The size of the genome of J. apiculata 2014/77b is 10,7 Mb with the G:C content of 44 % and 10 096 coding sequences. Phylogenomic analysis pinpointed the location of J. apiculata to an Oscillatoriales order but a possible contamination by a different cyanobacteria in the culture has been found. The size of the genome of Synechococcus sp. S4 is 2,7 Mb with the G:C content of 70 % and 2 672 coding sequences. Phylogenomic analysis has confirmed its close relationship with C. gracile PCC 6307. A connection between the genome reduction of Synechococcus sp. S4 and symbiosis hasn't been found. Divergence time analysis dated the origin of this species to approximately 90 million years ago.

Keywords

bioinformatika, celogenomové sekvenování, fylogenetika, fylogenomika, sinice, Synechococcus, Jacksonvillea

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 4. 2017

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Petr Dvořák, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology