Teoretická část diplomové práce se nejprve zabývá pšenicí setou - Triticum aestivum L., její evolucí a významem pro lidstvo. Dále jsou v teoretické část uvedeny informace o genech ovlivňující kvetení u obilovin, jsou zde popsány zejména geny fotoperiodické a vernalizační dráhy, a také geny ranosti per se. Zvláštní pozornost je věnována genům vernalizační dráhy.
Experimentální část této práce je rozdělena na dvě části. V první části je popsána analýza exprese genu VRN-A1. Je zde uvedena postupná selekce z původních 43 odrůd vybraných pro tuto analýzu, jejich alelická specifikace vedoucí k postupnému vyselektování odrůd splňujících podmínky kladené v cílech práce - stejná sestava alel VRN-A1, různý počet kopií genu VRN-A1. U těchto odrůd je následně analyzována exprese genu VRN-A1 pomocí RT-qPCR. Jsou zde také výsledky z fenotypové analýzy metání. Ve druhé části experimentální práce se nachází výsledky ze sekvenování genu VRN-1 metodou Sangerova sekvenování a Illumina iSeq.
Z výsledků v této práci vyplývá, že odrůda Branišovická nesoucí dvě kopie alely Vrn-A1a metala signifikantně později než odrůda Bastion mající jednu kopii tohoto genu, rozdíly byly pozorovatelné i na úrovni exprese - v případě odrůdy s jednou kopií exprese v čase stoupala, v případě odrůdy s 2 kopiemi alely Vrn-A1a docházelo ke stagnaci nebo poklesu exprese VRN-A1. V rámci sekvenování byly u 8. exonu VRN-D1 u dvou odrůd identifikovány SNP, dále pak delece v tomtéž genu a taktéž delece v promotoru VRN-A1.
Anotace v angličtině
The theoretical part of the master´s thesis first deals with bread wheat - Triticum aestivum L., its evolution and significance for humanity. Furthermore, the theoretical part contains information about genes influencing flowering in cereals, there are mainly described genes of the photoperiodic and vernalization pathway, as well as genes of early earliness per se. Special attention is paid to the genes of the vernalization pathway.
The experimental part of this thesis is divided into two parts. The first part describes the analysis of VRN-A1 gene expression. There is a gradual selection from the original 43 varieties selected for this analysis, their allelic specification leading to the gradual selection of varieties meeting the conditions set in the objectives - the same set of VRN-A1 alleles, different copy number of VRN-A1 gene. In these varieties, the expression of the VRN-A1 gene is analyzed by RT-qPCR. There are also results from the phenotypic analysis of heading. The second part of the experimental work contains the results of sequencing of the VRN-1 gene by Sanger sequencing and Illumina iSeq.
The results of this work show that the Branišovická variety carrying two copies of the Vrn-A1a allele headed significantly later than the Bastion variety with one copy of this gene, differences were also observable at the expression level - in the case of the one copy copy it increased over time, in the case of varieties with 2 copies of the Vrn-A1a allele, VRN-A1 expression stagnated or decreased. As part of the sequencing, SNPs were identified in exon 8 of VRN-D1 in two varieties, as well as deletions in the same gene and deletions in the VRN-A1 promoter.
Klíčová slova
vernalizace, VRN-A1, sekvenování, CNV
Klíčová slova v angličtině
vernalization, VRN-A1, sequencing, CNV
Rozsah průvodní práce
76
Jazyk
CZ
Anotace
Teoretická část diplomové práce se nejprve zabývá pšenicí setou - Triticum aestivum L., její evolucí a významem pro lidstvo. Dále jsou v teoretické část uvedeny informace o genech ovlivňující kvetení u obilovin, jsou zde popsány zejména geny fotoperiodické a vernalizační dráhy, a také geny ranosti per se. Zvláštní pozornost je věnována genům vernalizační dráhy.
Experimentální část této práce je rozdělena na dvě části. V první části je popsána analýza exprese genu VRN-A1. Je zde uvedena postupná selekce z původních 43 odrůd vybraných pro tuto analýzu, jejich alelická specifikace vedoucí k postupnému vyselektování odrůd splňujících podmínky kladené v cílech práce - stejná sestava alel VRN-A1, různý počet kopií genu VRN-A1. U těchto odrůd je následně analyzována exprese genu VRN-A1 pomocí RT-qPCR. Jsou zde také výsledky z fenotypové analýzy metání. Ve druhé části experimentální práce se nachází výsledky ze sekvenování genu VRN-1 metodou Sangerova sekvenování a Illumina iSeq.
Z výsledků v této práci vyplývá, že odrůda Branišovická nesoucí dvě kopie alely Vrn-A1a metala signifikantně později než odrůda Bastion mající jednu kopii tohoto genu, rozdíly byly pozorovatelné i na úrovni exprese - v případě odrůdy s jednou kopií exprese v čase stoupala, v případě odrůdy s 2 kopiemi alely Vrn-A1a docházelo ke stagnaci nebo poklesu exprese VRN-A1. V rámci sekvenování byly u 8. exonu VRN-D1 u dvou odrůd identifikovány SNP, dále pak delece v tomtéž genu a taktéž delece v promotoru VRN-A1.
Anotace v angličtině
The theoretical part of the master´s thesis first deals with bread wheat - Triticum aestivum L., its evolution and significance for humanity. Furthermore, the theoretical part contains information about genes influencing flowering in cereals, there are mainly described genes of the photoperiodic and vernalization pathway, as well as genes of early earliness per se. Special attention is paid to the genes of the vernalization pathway.
The experimental part of this thesis is divided into two parts. The first part describes the analysis of VRN-A1 gene expression. There is a gradual selection from the original 43 varieties selected for this analysis, their allelic specification leading to the gradual selection of varieties meeting the conditions set in the objectives - the same set of VRN-A1 alleles, different copy number of VRN-A1 gene. In these varieties, the expression of the VRN-A1 gene is analyzed by RT-qPCR. There are also results from the phenotypic analysis of heading. The second part of the experimental work contains the results of sequencing of the VRN-1 gene by Sanger sequencing and Illumina iSeq.
The results of this work show that the Branišovická variety carrying two copies of the Vrn-A1a allele headed significantly later than the Bastion variety with one copy of this gene, differences were also observable at the expression level - in the case of the one copy copy it increased over time, in the case of varieties with 2 copies of the Vrn-A1a allele, VRN-A1 expression stagnated or decreased. As part of the sequencing, SNPs were identified in exon 8 of VRN-D1 in two varieties, as well as deletions in the same gene and deletions in the VRN-A1 promoter.
Klíčová slova
vernalizace, VRN-A1, sekvenování, CNV
Klíčová slova v angličtině
vernalization, VRN-A1, sequencing, CNV
Zásady pro vypracování
Teoretická část
Cílem teoretické části je zpracování literární rešerše se zaměřením na geny ovlivňující kvetení u obilovin, především u pšenice seté (Triticum aestivum) a také u modelové rostliny Arabidopsis thaliana. Budou popsány geny vernalizační a fotoperiodické dráhy a geny ranosti per se.
Experimentální část
V praktické části bude analyzován gen VRN-1, který je důležitý pro iniciaci kvetení a je významnou součástí vernalizační dráhy. Tento gen bude sekvenován u několika odrůd pšenice, dojde k porovnání sekvencí a identifikaci případných mutací. U testovaných odrůd bude stanovena alelická sestava VRN-A1, VRN-B1 a VRN-D1. Dále bude stanoven počet kopií genu VRN-A1, protože zvýšený počet kopií může mít vliv na jeho transkripci. U odrůd se shodnou sestavou VRN-1, ale odlišným počtem kopií VRN-A1 bude určena doba metání a pomocí kvantitativní PCR také stanovena úroveň exprese VRN-A1.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie .https://www.prf.upol.cz/katedra-biochemie/studium/bakalarske-a-diplomove-prace/
Práce bude studentem nejdříve vložena v elektronické podobě ve formátu pdf do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci), a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Odevzdání závěrečné práce na sekretariátě Oddělení buněčné biologie CRH ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce proběhne v termínu uvedeném v Pokynech pro odevzdávání prací
na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Zásady pro vypracování
Teoretická část
Cílem teoretické části je zpracování literární rešerše se zaměřením na geny ovlivňující kvetení u obilovin, především u pšenice seté (Triticum aestivum) a také u modelové rostliny Arabidopsis thaliana. Budou popsány geny vernalizační a fotoperiodické dráhy a geny ranosti per se.
Experimentální část
V praktické části bude analyzován gen VRN-1, který je důležitý pro iniciaci kvetení a je významnou součástí vernalizační dráhy. Tento gen bude sekvenován u několika odrůd pšenice, dojde k porovnání sekvencí a identifikaci případných mutací. U testovaných odrůd bude stanovena alelická sestava VRN-A1, VRN-B1 a VRN-D1. Dále bude stanoven počet kopií genu VRN-A1, protože zvýšený počet kopií může mít vliv na jeho transkripci. U odrůd se shodnou sestavou VRN-1, ale odlišným počtem kopií VRN-A1 bude určena doba metání a pomocí kvantitativní PCR také stanovena úroveň exprese VRN-A1.
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie .https://www.prf.upol.cz/katedra-biochemie/studium/bakalarske-a-diplomove-prace/
Práce bude studentem nejdříve vložena v elektronické podobě ve formátu pdf do systému STAG a doplněna povinnými údaji o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení
Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci), a to v řádném termínu uvedeném v harmonogramu na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Odevzdání závěrečné práce na sekretariátě Oddělení buněčné biologie CRH ve dvou svázaných výtiscích obsahujících CD s elektronickou verzí závěrečné práce proběhne v termínu uvedeném v Pokynech pro odevzdávání prací
na webové stránce Oddělení buněčné biologie CRH.http://cr-hana.upol.cz/cellbiol/
Seznam doporučené literatury
1) Procházka, Fyziologie rostlin
2) Fu D, Szűcs P, Yan L, et al (2005) Large deletions within the first intron in VRN-1 are associated with spring growth habit in barley and wheat. Molecular Genetics and Genomics 273:54?65. https://doi.org/10.1007/s00438-004-1095-4
3) Milec Z, Valárik M, Bartoš J, Šafář J (2014) Can a late bloomer become an early bird? Tools for flowering time adjustment. Biotechnology Advances 32:200?214. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2013.09.008
4) Trevaskis B, Bagnall DJ, Ellis MH, et al (2003) MADS box genes control vernalization-induced flowering in cereals. Proceedings of the National Academy of Sciences 100:13099?13104. https://doi.org/10.1073/pnas.1635053100
5) Yan L, Helguera M, Kato K, et al (2004) Allelic variation at the VRN-1 promoter region in polyploid wheat. Theoretical and Applied Genetics 109:1677?1686. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1796-4
Seznam doporučené literatury
1) Procházka, Fyziologie rostlin
2) Fu D, Szűcs P, Yan L, et al (2005) Large deletions within the first intron in VRN-1 are associated with spring growth habit in barley and wheat. Molecular Genetics and Genomics 273:54?65. https://doi.org/10.1007/s00438-004-1095-4
3) Milec Z, Valárik M, Bartoš J, Šafář J (2014) Can a late bloomer become an early bird? Tools for flowering time adjustment. Biotechnology Advances 32:200?214. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2013.09.008
4) Trevaskis B, Bagnall DJ, Ellis MH, et al (2003) MADS box genes control vernalization-induced flowering in cereals. Proceedings of the National Academy of Sciences 100:13099?13104. https://doi.org/10.1073/pnas.1635053100
5) Yan L, Helguera M, Kato K, et al (2004) Allelic variation at the VRN-1 promoter region in polyploid wheat. Theoretical and Applied Genetics 109:1677?1686. https://doi.org/10.1007/s00122-004-1796-4
Přílohy volně vložené
CD-ROM
Přílohy vázané v práci
-
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V úvodu obhajoby předseda komise prof. RNDr. Jozef Šamaj, DrSc. představil studenta přítomným akademickým pracovníkům a hostům. V rámci prezentace své práce student seznámil všechny zúčastněné s cíli práce a hlavními metodami využitými při jejím zpracování, dále se získanými výsledky a z nich vyplývajícími závěry.
Následně byl přečten posudek vedoucího práce a oponentní posudek. Odpovědi na otázky a připomínky uvedené v posudku vedoucího diplomové práce a oponenta student zodpověděl.
V rámci veřejné diskuse student zodpověděl následující dotazy položené přítomnými odborníky:
prof. RNDr. Jozef Šamaj, DrSc.: Co je produktem genů VRN? Co konkrétně kódují?