Variabilita genů mt-COX1 a mt-Cytb u parazitických hlístic Trichuris discolor a Trichuris ovis v České republice

Bc. Nikola Puldová

Master's thesis

Variability of mt-COX1 and mt-Cytb genes in parasitic nematodes Trichuris discolor and Trichuris ovis in the Czech Republic

Abstract:

Po mnoho let byli zástupci rodu Trichuris popisováni pouze na základě relativně malého rozsahu morfologických i biometrických znaků. Nicméně toto hodnocení se ukázalo jako nedostatečné u blízce příbuzných druhů. Tato diplomová práce se zabývá výzkumem sekvenčních polymorfismů mitochondriálních genů mt-COX1 a mt-Cytb a jejich využitím ve fylogenetických analýzách druhů Trichuris discolor a Trichuris ovis z České republiky. Analyzováno bylo celkem 18 zástupců druhu T. discolor a 18 zástupců T. ovis, ze kterých byla izolována genomická DNA pomocí kitu NucleoSpin® Tissue Kit. Byly navrženy druhově specifické primerové páry, které umožnily spolehlivou amplifikaci majoritních částí obou studovaných mitochondriálních genů. Pomocí amplikonové sekvenace byly u všech hodnocených jedinců získány reprezentativní sekvence, které posloužily k odvození haplotypů. Haplotypy byly odvozeny rovněž z publikovaných sekvencí v databázi NCBI a získaná data byla zpracována formou tří datasetů genu mt-COX1 a dvou datasetů genu mt-Cytb. Pro porovnání sekvencí byl použit program MAFFT version 7. Pro výběr optimálního substitučního modelu byl použit program jModelTest 2.1.10 v20160303. Metoda NNI (Nearest Neighbor Interchange) byla použita pro nalezení optimální topologie fylogenetických stromů. Z fylogenetické analýzy vyplývá, že druhy T. discolor a T. ovis jsou sesterské. Byla potvrzena velká genetická vzdálenost subpopulací T. discolor a T. ovis z České republiky oproti populacím z Asie. U obou mitochondriálních genů byla zjištěna vyšší haplotypová variabilita ve srovnání s publikovanou variabilitou jaderných rDNA genů. V české populaci T. discolor a T. ovis nebyla prokázána závislost výskytu haplotypů na hostitelských druzích. Výskyt endosymbiotické bakterie rodu Wolbachia nebyl pomocí molekulárních metod prokázán u T. discolor ani u T. ovis. Teoreticky možná partenogeneze T. discolor nebude zřejmě způsobena přítomností bakterií rodu Wolbachia.Diplomová práce vznikla za podpory projektů číslo 20152021 a 20182005 grantové agentury CIGA ČZU v Praze.

Abstract:

For many years, Trichuris species have been described only with a relatively narrow range of both morphological and biometrical features. Moreover, there has been insufficient discrimination between closely related species. This diploma thesis is conducted as a research of nucleotide polymorphisms of mitochondrial genes COX1 and Cytb, respectively and their use in phylogenetic analysis of Trichuris discolor and Trichuris ovis from the Czech Republic. A total of 18 individuals of T. discolor and 18 individuals of T. ovis were analyzed. Genomic DNA was isolated using NucleoSpin® Tissue Kit. Species-specific primers were designed. These species-specific primers allowed to amplify a major parts of those two mitochondrial genes. Using amplicon sequencing, representative sequences were obtained. These sequences served for evaluation of haplotypes. Haplotypes were also obtained from published sequences in the NCBI database. Obtained data has been processed into three datasets for COX1 gene and two datasets for Cytb gene. The MAFFT version 7 was used to compare the sequences. JModelTest 2.1.10 v20160303 was used to select the optimal substitution model. The Nearest Neighbor Interchange (NNI) method was used to find optimal phylogenetic trees. Phylogenetic analysis resulted that T. discolor and T. ovis are sister species. Also large genetic distance between T. discolor and T. ovis subpopulations from the Czech Republic was confirmed in comparison with subpopulations form Asia. In both mitochondrial genes, higher degree of variability was detected compared to the variability of nuclear rDNA genes. In populations of T. discolor and T. ovis from the Czech Republic the influence of the host was not proved. The presence of bacterial endosymbiont Wolbachia was also not proved in T. discolor nor T. ovis. Apparently, the partnerogenesis in T. discolor may not be caused due to the presence of bacterial endosymbiont WolbachiaThis study has been funded by the Grant of Internal Grant Competition of Czech University of Life Sciences in Prague, No. 20152021 and 20182005.

Keywords

Trichuris discolor, Trichuris ovis, mt-COX1, mt-Cytb, fylogeneze, partenogeneze, Wolbachia

Keywords

Trichuris discolor, Trichuris ovis, mt-COX1, mt-Cytb, phylogenesis, parthenogenesis, Wolbachia

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: doc. Dr. Ing. Pavel Vejl

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Biotechnology / Reproduction Biotechnology