Mapování agronomicky důležitých genů u pšenice

Bc. Lucia GALLOVÁ

Master's thesis

Mapping of agronomical important wheat genes

Abstract:

Pšenica siata (Triticum aestivum L.) je jednou z najdôležitejších plodín na svete, preto je predmetom mnohých cytogenetických, genetických a šľachtiteľských štúdií. Jej allohexaploidný genóm (2n = 6x = 42, AABBDD) síce poskytuje veľkú mieru flexibility so schopnosťou prispôsobovať sa širokému rozsahu podmienok, no schopnosť homoeológnych chromozómov sa vzájomne kompenzovať komplikuje štúdium dedičnosti znakov a šľachtenia. Jednou z možností zníženia komplexity pšeničného genómu, v dôsledku relatívne dobre zachovanej synténie poradia génov, je využiť ako model príbuzný diploidný druh. Pšenica jednozrnová (Triticum monococcum L.), blízky diploidný príbuzný donora A genómu kultivovaných pšeníc, je ideálnym modelom pre genetické mapovanie a klonovanie. Vzhľadom k tomu, že jej domestikácia prebiehala nezávisle od hexaploidnej pšenice, si pšenica jednozrnová zachovala genetickú diverzitu, ktorá môže byť v súčasnosti použitá na obohatenie genómu pšenice siatej. Predložená práca sa skladá z teoretickej a praktickej časti. Prvá polovica teoretickej časti je zameraná na obilniny, najmä na pšenicu jednozrnovú, ako objekt môjho štúdia. V druhej polovici je predostretá podstata mapovania genómu s prehľadom a využitím molekulárnych markrov. Cieľom praktickej časti práce bolo zamapovaním ďalších DNA markov zahustiť existujúcu väzbovú mapu T. monococcum L. a na dopestovanej RIL mapovacej populácii T. monococcum L. generácie F10 previesť kontrolný genotyping a následne fenotypovanie vybratých agronomicky a morfologicky dôležitých znakov. Zozbierané a spracované dáta z roku 2010 boli použité na zamapovanie a následné overenie polohy lokusov detekovaných na základe fenotypovaných údajov z predchádzajúcej sezóny 2009. Údaje z oboch sezón potvrdili pozíciu dvoch lokusov, pre priemernú hmotnosť zrna na chromozóme 2Am a pre chlpatosť listov na chromozóme 3Am. Taktiež bol rozšírený počet fenotypovaných znakov a identifikovaných lokusov na mape T. monococcum L. o hustotu klasu (2Am) a počet odnoží u rastliny (1Am, 4Am, 6Am), čím bolo celkovo zamapovaných 15 QTLs.

Abstract:

Wheat (Triticum aestivum L.) is one of the most important crops in the world, therefore it is a subject of many cytogenetic, genetic and breeding studies. Although its allohexaploid genome (2n = 6x = 42, AABBDD) provides enormous flexibility with ability to adapt to a wide range of conditions, competence of homoeologous chromosomes to compensate (make up) for each other complicates studying the heritability and breeding traits. One way of decreasing the complexity of wheat genome is the use of related diploid species as a model due to its relatively well-conserved syntheny in sequence. Einkorn wheat (Triticum monococcum L.) is a close diploid relative to a donor of A genome for cultivated wheats. This wheat is an ideal model for genetic mapping and cloning. The domestication of einkorn wheat was independent from hexaploid wheat. In this matter the einkorn wheat could be used for enrichment of hexaploid genome due to its genetic diversity. This thesis consists of theoretical and practical part. The first half of the theoretical section is focused on crops, mainly einkorn wheat that was the object of my study. Second part of the theoretical section includes the basis of genome mapping, an overview of molecular markers and their utilization. The aim of the practical part was to saturate existing linkage map of T. monococcum L. through mapping of additional DNA markers, and perform phenotyping of selected agronomic and morfological traits on the T. monococcum L. RIL mapping population. Collected and processed phenotypic data of 2010 season were used for mapping and validation of loci detection from phenotyped data of previous season 2009. Data from both seasons confirmed location of two loci, the thousand grain weight on chromosome 2Am and the hairy leaf on chromosome 3Am. Also, number of phenotyped traits and identificated loci was expanded to the spikle density (2Am) and the tiller number (1Am, 4Am, 6Am) on the map T. monococcum L. Overall 15 QTLs were mapped.

Keywords

obilniny, pšenica jednozrnová (Triticum monococcum L.), mapovanie genómu, väzbová mapa, mapovacie populácie, genetické markry, lokusy ovplyvňujúce kvantitatívne znaky, výnos pšenice

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 8. 2011

Accessible from:: 2. 8. 2011

Thesis defence

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

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology