Hodnocení genetické variability odrůd máku setého (Papaver somniferum L.) pomocí molekulárních markerů

Bc. Alžběta Zubíková

Master's thesis

Genetic characterisation of poppy cultivars (Papaver somniferum L.) by molecular markers

Abstract:

Mák setý (Papaver somniferum L.) představuje jednu z nejdůležitějších olejnin světového zemědělství. Počátky jeho tradičního použití jsou známy již od 6. tisíciletí př. n.l. na území Středozemí a později jako významný zdroj opia v Evropě a Severní Africe. Dnes je mák znám jako hojně rozšířená plodina pěstovaná pro účely potravinářské, farmaceutické ale i technické. Během procesu domestikace bylo vyšlechtěno široké spektrum odrůd máku se značnou genetickou variabilitou. Tato genetická variabilita byla zkoumána pomocí nově vytvořených mikrosatelitních markerů u vybraných genotypů. Dle hypotézy, která vychází z předpokladu, že pro registraci nové odrůdy máku je podmínkou její odlišnost od stávajících odrůd. Z tohoto důvodu by se jednotlivé odrůdy máku měly lišit jedna od druhé rovněž na úrovni DNA a tuto variabilitu lze detekovat vhodnými molekulárními markery. Klasické genetické markery představují i mikrosatelity sestávající se z 10 – 100 bází tvořených opakujícím se motivem o délce 1-6 bází. Na základě bioinformatické analýzy dat bylo zpracováno 980 334 sekvencí o celkové délce 510 849 980 bází. Přičemž byly navrženy vhodné primerové páry pro 1 316 mikrosatelitních lokusů, z nichž bylo pro vlastní testování vybráno 80 potenciálních markerů.Prostřednictvím agarózové a kapilární elektroforézy bylo provedeno testování na získané skupině odrůd máku spolu s optimalizací PCR reakce. Na konci analýzy bylo vybráno 8 nových kvalitních markerů (EST16, EST19, EST26, EST48c, EST51, EST53c, EST56b, EST61), které byly polymorfní, poskytovaly jednoznačně interpretovaný profil a zároveň poskytovaly reprodukovatelné výsledky.Pomocí zmíněných nově vytvořených EST-SSR markerů se podařilo úspěšně identifikovat 17 odrůd máku s přesně definovanou velikostí a frekvencí alel na všech 8 lokusech.

Abstract:

Poppy (Papaver somiferum L.) is one of the most important oilseed of the world agriculture. The beginning ofits traditional use have been known since the 6th millennium BC. In the Mediterranean and later as a major source od opium in Europe and North Africa. Today, poppy is known as a very widespread crop geown for food, pharmaceutical and technical, purpose. During the domestification proces, a wide variety of varieties with a high genetic variability were developer.I investigated this genetic variability of poppy seed with newly created microsatellite markers in selected genotypes. According to a hypothesis based on the assumption that the registration of a new variety of poppy is a condition of its distinction from existing varieties. For this reason, the different poppy varieties should differ from one another at the DNA level and this variability can be detected by appropriate molecular markers..Based od the bioinformatics data analysis, 980 334 sequences with a total lenhgt od 510 849 980 bases were processed. Appropriate primer pairs were designed for 1316 microsatellite loci, of witch 80 potential markers were selected for self-testing.An agarose and capillary electrophoresis assay was performed on the poppy varieties obtained, along with optimalization of the PCR reaction. At the end of the analysis eight new high-quality markers (EST16, EST19, EST26, EST48c, EST51, EST53c, EST56b, EST61) were selected that were polymorfic, providing a clearly interpreted profile while providing reproducible results.Using the newly created EST-SSR markers, 17 varieties of poppy have been successfully identified with precisely defined size and frequency alleles in all 8 loci.

Keywords

Papaver somniferum L., mikrosatelity, EST-SSR, SNP, genetické profilování

Keywords

Papaver somniferum L., microsatellite, EST-SSR, SNP, profiling

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 12. 4. 2018

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Jakub Vašek, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Biotechnology / Biotechnology and Plant Breeding