Genetická a biologická analýza dormance semen čočky (Lens culinaris L.)

Bc. Monika HLADÍKOVÁ

Master's thesis

Genetic and biological analysis of lentil (Lens culinaris L.) seed dormancy

Abstract:

Předkládaná diplomová práce je věnována studiu lokusů podmiňujících dormanci planého předchůdce čočky (Lens orientalis). Teoretická část této práce je zaměřena na zpracování literární rešerše. Jednotlivé kapitoly jsou věnované následující problematice: původ a domestikaci kulturní čočky, vývoj a anatomie osemení, dormance semen a biologické a genetické aspekty dormance semen bobovitých. Praktická část této práce je věnována fenotypové charakterizaci dormance semen čočky testováním bobtnání a klíčení mapovacích populací rekombinantních inbredních linií kříženců kulturní a plané čočky segregující pro dormanci semen. Genotypická analýza se skládá z PCR amplifikace vybraných genově specifických markerů, sekvenační analýzy, identifikace polymorfismu potřebného pro mapování a aplikaci těchto polymorfních markerů na soubor RILs. V důsledku toho byla oblast 7 Mb umístěná na chromozomu 7 čočky identifikována jako hlavní lokus podmiňující dormanci semen u čočky. Bylo zjištěno, že testování dormance semen u rostlin vypěstovaných ve skleníku se liší ve srovnání s dormancí semen u rostlin vypěstovaných venku na poli, což značí vliv teploty a vlhkosti na vyklíčení. Bylo také potvrzeno, že pigmentace osemení a barva květu souvisí s dormancí semene. Dále bylo zjištěno, že kandidátní geny použité v této práci (Lc31299, Lc31310, Lc30146) jsou na sebe vázané a vykazují korelaci s dormancí semen. Porovnáním konstruované genetické mapy s osekvenovaným genomem můžeme vidět, že mezi kandidátními geny Lc31799 a Lc31448 se pravděpodobně nachází inverze. Pro podrobnější studium těchto kandidátních genů je potřeba použít transkriptomickou srovnávací analýzu.

Abstract:

Submitted diploma thesis is focused on the locus conditioning dormancy of wild Lens orientalis ancestor of cultivated lentil. The theoretical part is devoted to origin and domestication of cultivated Lens, development and anatomy of seeds, seed dormancy, biological and genetic aspects of legume seed dormancy with focus on seed coat. Experimental part is devoted to the phenotypic characterization of the lentil seed dormancy by the imbibition and germination testing of mapping population of recombinant inbred lines resulting from the crosses between Lens culinaris and Lens orientalis segregating from seed dormancy. Genotypic analysis consists of PCR amplification of selected gene specific markers, sequence analysis, identification of polymorphism needed for mapping and application of these markers to a set of RILs. As result, the region of 7 Mb located on the lentil chromosome 7 was identified as major locus conditioning seed dormancy in lentil. It was revealed that seed dormancy of greenhouse grown plants differs from outdoor field grown plants, indicating the effect of temperature and humidity on seed coat properties mediating germination. It was also confirmed relationship between flower and seed coat colour and seed dormancy. Tested candidate genes (Lc31299, Lc31310, Lc30146) were found to be linked and correlated with seed dormancy. Comparison of the constructed genetic map with sequenced genome, indicated probability of inversion in the region, between candidate genes Lc31799 and Lc31448. Further genetic and transcriptomic comparative analysis is needed to dissect the region and to identify causative gene.

Keywords

čočka, dormance, domestikace, osemení, genetická mapa

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 7. 2021

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Petr Smýkal, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology