Charakterizácia génu škrobovej syntázy II v odrodách pšenice

Bc. Alžbeta IVANIČOVÁ

Diplomová práce

Characterization of starch synthase II gene in wheat varieties

Anotace:

Pšenica je jednou z najdôležitejších plodín, ktorá poskytuje základné potraviny pre viac ako 30% ľudskej populácie. Hlavnú zložku pšeničného zrna predstavuje škrob, ktorý je zložený z amylopektínu (70-80%) a amylózy (20-30%). Pomer amylózy a amylopektínu sa u škrobov rôzneho pôvodu líši a ovplyvňuje radu fyzikálnych ale i nutričných vlastností. Škroby so zvýšeným podielom amylózy, nazývané tiež rezistentné škroby majú podobné vlastnosti ako vláknina a teda sú rezistentné voči procesom trávenia. Pšenice so zvýšeným množstvom amylózy sa potom môžu využiť na tvorbu obilných potravinárskych výrobkov, ktoré obsahujú väčšie množstvo funkčnej vlákniny bez zmeny výživných vlastností. Funkčná vláknina má pozitívny vplyv na zdravotný stav populácie a je tiež prevenciou pred radou civilizačných ochorení ako je diabetes, obezita či rakovina hrubého čreva. V rámci tejto práce bola uskutočnená charakterizácia štruktúry pšeničného génu škrobovej syntázy II pre 7A chromozóm, ktorého mutáciou môže dôjsť k zvýšeniu podielu amylózy v škrobe. V rámci tejto práce bol gén pre pšeničnú škrobovú syntázu II (SSII-A gén) anotovaný. Vďaka tejto anotácii bolo možné navrhnúť špecifické primery pre SSII-A gén a osekvenovať SSII-A gén za účelom zistenia miery polymorfizmu v šľachtiteľských materiáloch a identifikácie potenciálneho markeru pre tento gén. Pre identifikáciu polymorfných miest bola vybraná diverzná testovacia populácia. Na základe výsledných sekvencií SSII-A génu v diverznej populácii bola osekvenovaná oblasť druhého exónu v 384 šľachtiteľských línií. Na týchto líniách bola zistená veľmi nízka miera polymorfizmu, kde len v 6 líniách boli identifikované 2 jedno-nukleotidové polymorfizmy, ktoré nemali vplyv na aminokyselinovú sekvenciu. Pri porovnaní SSII-A génu T. aestivum s druhmi T. durum Langdon a T. militinae bolo zistených 5 jedno-nukleotidových substitúcií v kódujúcich oblastiach v sekvencii druhu T. militinae, z ktorých len 2 mali vplyv na sekvenciu polypeptidového reťazca. Z toho vyplýva, že gén škrobovej syntázy II je veľmi konzervovaný, a preto nie je vhodný pre tvorbu markerov vhodných pre šľachtiteľskú prax.

Abstract:

Wheat is one of the most important cultivated plants, which provides basic food for more than 30% of the human population. The main component of wheat grain is a starch which consists of amylopectin (70-80%) and amylose (20-30%). The proportion of amylose and amylopectin in the starches of various origins varies and affects a lot of physical as well as nutritional properties. Starches with an increased ratio of amylose, also called resistant starches have similar properties as the fiber and therefore are resistant to digestion process. Wheat with an increased amount of amylose can then be used for production of cereal food products containing more functional fiber without altering the nutritional properties. Functional fiber has a positive effect on the health of the population and is also the prevention of lifestyle diseases such as diabetes, obesity and colon cancer. Within the scope of this work was performed characterization of the structure of the wheat starch synthase II gene on chromosome 7A, whose mutation may increase the proportion of amylose starch. For this study, the gene for the wheat starch synthase II (SSII-A gene) was annotated. With this annotation it is able to design specific primers for SSII-A gene and sequenced SSII-A gene in order to determine the degree of polymorphism in breeding materials and identifying a potential marker for this gene. To identify polymorphic sites was selected diversion test population. Based on resulting sequences SSII-A gene in the diversion population it was sequenced sabotage region 384 of the second exon of the breeding lines. On these lines has been detected very low levels of polymorphism where only in 6 lines were identified two single-nucleotide polymorphisms that didn´t affect the amino acid sequence. Comparing SSII-A gene of T. aestivum species with T. durum Langdon and T. militinae were found 5 single-nucleotide substitutions in the coding regions of the sequence of T. militinae, which only two had an effect on the sequence of the polypeptide chain. Consequently, the starch synthase II gene is highly conserved and therefore not suitable for the formation markers suitable for a breeders' practice.

Klíčová slova

pšenica, škrob, škrobová syntáza II, amylóza, rezistentný škrob, vláknina

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 4. 2017

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Miroslav Valárik, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Biotechnologie a genové inženýrství