Charakterizace genetických materiálů ječmene setého pro studium pohlavím ovlivněného vývoje semen

Bc. Kateřina NAVRÁTILOVÁ

Diplomová práce

Characterization of barley genetic materials to study the parental-dosage-dependent seed development

Anotace:

Zrna obilnin představují specifický typ semen, kde většinu tvoří triploidní pletivo vyživující embryo tzv. endosperm. Endosperm vzniká díky dvojitému oplození kombinací rodičovských genomů v unikátním poměru, a to dvou mateřských a jedné otcovské kopie (2m:1p) a tento poměr je zásadní pro správný vývoj semene. Ke změně tohoto poměru může docházet křížením parentálních linií s různou ploidií, která mají za následek vznik tzv. parentálního konfliktu. Pro studium vlivu parentálního konfliktu na vývoj semen u ječmene bylo prováděno konkrétně na divokém ječmenu (Hordeum vulgare subsp. spontaneum). Jelikož ječmen je diploidní druh, jako první jsme vytvořili a charakterizovali autotetraploidní linie ječmene. Následně byly diploidní a tetraploidní rostliny použity pro interploidní křížení. Oba směry křížení vedly k tvorbě malých a lehkých semen. Křížení diploidní matky s tetraploidním otcem vedlo k opožděné celularizaci, což vedlo k tvorbě velmi malého množství endospermu. Zatímco křížení tetraploidní matky s diploidním otcem vedlo k brzké celularizaci, kdy v tomto případě endosperm vyplnil celý prostor semene. Tyto poznatky poukazují na vznik triploidního bloku a nabízí nám tak lepší pochopení molekulárních mechanismů rodičovského konfliktu a genomického imprintingu u obilnin.

Abstract:

Cereal grains represent a specific type of seed, where the majority consists of the triploid tissue that nourishes the embryo, known as the endosperm. The endosperm is the second product of double fertilization and contains an unusual combination of parental genomes with two maternal and one paternal copy (2m:1p). This ratio is essential for the proper endosperm and seed development. A change in this ratio can occur by crossing plants with different ploidies, resulting in the emergence of a so-called parental conflict. To study the effect of parental conflict on barley seed development was carried out on wild barley (Hordeum vulgare subsp. spontaneum). However, since barley is a diploid species, we first created and characterized autotetraploid barley lines. Then diploid and tetraploid lines were used for interploidy crosses. Both directions of the crosses revealed defect in hybrid seed development. Crossing a diploid mother with a tetraploid father resulted in delayed cellularization, and dry seeds contained very small amount of endosperm. While crossing a tetraploid mother with a diploid father resulted in early cellularization and presence of endosperm in whole space of seed. These findings point to the emergence of a triploid block and offer us a better understanding of the molecular mechanisms of parental conflict and genomic imprinting in cereals.

Klíčová slova

diploidní a tetraploidní ječmen, interploidní křížení, parentální konflikt, triploidní blok

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 28. 4. 2023

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Anna Nowicka, PhD.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Molekulární a buněčná biologie / Molekulární a buněčná biologie