Molekulární fylogeneze a genetická diverzita nejbližších příbuzných rodu Pisum

Bc. Veronika Sedláková

Master's thesis

Molecular phylogeny and genetic diversity of the genus Pisum closest relatives

Abstract:

V průběhu domestikace a selekce došlo k omezení genetické diverzity pěstovaných plodin. V současné době je zájmem šlechtitelů přenos některých genů z planých příbuzných druhů do kulturních plodin. Tyto geny zájmu souvisí např. s rezistencí k nemocem a škůdcům nebo odolností vůči suchu. Hybridizaci planých a pěstovaných druhů ale brání reprodukční izolace. Často se u hybridů vyskytuje jev jaderně cytoplazmatická inkompatibilita, která se projevuje sníženou fertilitou až sterilitou či letalitou. V tomto jevu dochází ke konfliktu jaderně kódovaných genů s geny zakódovanými v organelárním genomu. Identifikovaný kandidátní gen accD zodpovědný za jaderně cytoplazmatickou inkompatibilitu u hrachu je vysoce variabilní díky inzercím a delecím. Vysoká variabilita genu accD zde byla potvrzena i u rodů Lathyrus a Vicia. Pozorována byla variabilita v délkách sekvencí genu, způsobená přítomností indelů a jedno-nukleotidové polymorfizmy. Ve srovnávací analýze s dalšími oblastmi cpDNA využívané ve fylogenetice, měla oblast genu accD nejvyšší hodnoty parsimonně informativních míst. Fylogeneze získaná na základě oblasti genu accD odpovídá fylogenezi založené na kombinovaných chloroplastových markerech, proto může být gen accD určený jako vhodný pro tento typ analýz.

Abstract:

During the process of domestication and selection reduction of genetic diversity of cultivated crops occurred. Currently the main interest of breeders is to transfer some of crop wild relatives’ genes to cultivated crops. Those genes of interest are related e.g. with desease and pest resistance or drought resistance. Hybridization of wild and cultivated species is prevented by reproductive isolation. The frequent phonomenon in hybrids is called nuclear-cytoplasmic incompatibility, which is manifested by reduced fertility, sterility or lethality. In this phenomenon occurs conflict between nuclear-encoded genes with genes encoded in the organellar genomes. The identified accD candidate gene responsible for nuclear-cytoplasmic incompatibility in pea is highly variable due to insertions and deletions. High variability of the accD gene was also confirmed in the genera Lathyrus and Vicia. Variability was observed in gene sequence lenghts caused by presence of indels and single nucleotide polymorphisms. In comparative analysis with other regions of cpDNA commonly used in phylogenetics, the region of the accD gene had the highest value of parsimonially informative sites. The phylogeny derived from the region of the accD gene corresponds to the phylogeny based on combined chloroplast markers, therefore the accD gene may be suitable for this type of analysis.

Keywords

Fabeae, accD, acetyl-CoA karboxyláza, jaderně cytoplazmatická inkompatibilita, genetická variabilita

Keywords

accD, acetyl-CoA carboxylase, nuclear-cytoplasmic incompatibility, genetic variability, Fabeae

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Pavel Hanáček, Ph.D.
• Reader: Michaela Ludvíková, externi

Mendel University in Brno

Faculty of AgriSciences

Master programme / field:
Plant Production / Plant Biotechnology