Studium diversity chmele pomocí molekulárních markerů

Jana Nekolná

Master's thesis

Analysis of hop diversity by molecular markers

Abstract:

Chmel otáčivý (Humulus lupulus L.) je dvoudomá vytrvalá rostlina, využívaná především v pivovarnictví. Český chmel má dlouholetou tradici a je celosvětově známý díky své kvalitě. Tato diplomová práce se věnuje zkoumání diverzity u chmele, jelikož genetická diverzita má velký význam nejen globálně, ale i v rámci druhu. Ke studiu diverzity lze použít různé druhy markerů. Tato práce se zabývá chloroplastovými mikrosatelitními markery (cpSSR), které mohou být důležitým zdrojem informací k hodnocení diverzity a dle dostupných údajů u chmele zatím příliš využívány nebyly. Experimentální část této práce vychází z předpokladu, že chloroplastová DNA je konzervativní a z toho důvodu bude možné použít ke zkoumání genetické diverzity chmele chloroplastové mikrosatelity navržené původně pro jiný druh. Tento předpoklad byl v experimentální části práce ověřen a 23 cpSSR navržených původně pro tabák (Nicotiana tabacum L.) se podařilo u chmele aplikovat celkem 10 markerů v podobě dvou multiplexů -- M1 a M2. Ze získaných 10 markerů bylo 6 polymorfních, přičemž v každém z těchto polymorfních lokusů byly nalezeny dvě, popř. tři alely. Multiplexy M1 a M2 byly otestovány na 225 genotypech jak kulturního, tak planého chmele různého geografického původu a následně byla provedena statistická analýza. Celkem bylo pomocí těchto cpSSR markerů nalezeno 5 haplotypů (a--e), přičemž haplotypy b a e byly u testovaných chmelů zastoupeny nejvíce (> 95 %). Na základě této analýzy byly chmely z hlediska geografického původu rozděleny do dvou odlišných skupin. První skupinu tvořily chmely původem z Evropy a Kavkazu, zatímco do druhé skupiny byly zařazeny chmely původem z Ameriky. Toto rozdělení je v souladu s výsledky dříve provedených studií.

Abstract:

Hop (Humulus lupulus L.) is a dioecious perennial plant, largely used in brewing. Czech hop has a long tradition and is known for its quality worldwide. This thesis analyses the diversity of the hop, because genetic diversity is not only of great importance globally, but also within species. Various kinds of genetic markers can be used to study diversity. This thesis deals with the chloroplast microsatellite markers (cpSSR), which can be an important source of information to evaluate the diversity and according to available data, they were not yet very used at hops. The experimental part of this thesis is based on the assumption that chloroplast DNA is conservative and therefore chloroplast microsatellites originally designed for other species can be used to study genetic diversity of hop. His assumption was verified by experimental part, and out of 23 cpSSR originally designed for tobacco (Nicotiana tabacum L.) a total of 10 markers succeeded in hop in the form of two multiplexes - M1 and M2. From the 10 markers obtained were 6 polymorphic, and in each of these polymorphic loci were found two or three alleles. Multiplexes M1 and M2 were tested on 225 genotypes, both cultural and wild hops of different geographical origin, and subsequently the statistical analysis was performed. There were 5 haplotypes (a--e) found by using these cpSSR markers, where haplotypes b a e were most frequently found among tested hops (> 95 %). Based on this analysis, the hops in terms of geographical origin are divided into two distinct groups. The first group consisted of hops originating from Europe and the Caucasus, while the second group includes hops originating from America. This division is consistent with the results of earlier studies.

Keywords

chmel, SSR markery, DNA profiling, genové zdroje, Humulus lupulus L.

Keywords

Humulus lupulus L., hop, SSR markers, DNA profiling, genetic resources

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jakub Vašek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Nutrition and Foodstuffs / Nutrition and Foodstuffs