Pšenica letná (Triticum aestivum) je základnou plodinou pre 30 %
celosvetovej populácie. V súčasnej dobe je nutné jej ročný výnos zvyšovať, a to v
dôsledku neustáleho rastu počtu ľudí. Vyšší výnos je však ohrozený rôznymi
abiotickými a biotickými faktormi. Jedným z možných spôsobov je modifikácia času
kvitnutia tak, aby bol prispôsobený lokálnym podmienkam prostredia. Optimálny čas
kvitnutia je totiž dôležitý pre ochranu kvetných častí pred poškodením (v dôsledku
chladu alebo sucha), a teda zabezpečenie vhodných podmienok pre vývin obiliek.
Hlavným cieľom predloženej práce je identifikácia génov/alel, ktoré sú zodpovedné
za variáciu v čase kvitnutia. Vlastnú prácu je možné tematicky rozdeliť na dve časti.
Prvá časť sa zaoberá identifikáciou novej alely vernalizačného génu Vrn-A1f-like.
Táto alela je charakteristická sekvenčnými zmenami v promótorovej oblasti (krátke
delécie) a v oblasti prvého intrónu (inzercia miniature inverted transposable element
a rozsiahla delécia). Alela Vrn-A1f-like bola zodpovedná za oneskorenie kvitnutia
v porovnaní s už predtým identifikovanou alelou Vrn-A1a.
Zodpovednosť vyššieho počtu kópií fotoperiodického génu Ppd-B1 za rozdiel v čase
kvitnutia u variet pšenice letnej bola nosnou témou druhej časti práce. V štúdii bola
zároveň identifikovaná variabilita v čase kvitnutia v rámci línií s troma kópiami tohto
génu. V snahe zistiť príčinu týchto rozdielností došlo k analýze expresného profilu
a rovnako aj metylácie sledovaného génu.
Práve identifikácia nových génov/alel zodpovedných za rozdiely v kvitnutí, ich
charakterizácia a identifikácia funkcie v rámci biochemických dráh umožní úplné
pochopenie tohto dôležitého procesu. Posledná časť práce sa zaoberala identifikáciou
miesta domestikácie a evolučných vzťahov medzi skupinou tetraploidných pšeníc.
Práve charakterizácia týchto druhov na úrovni genómu určenie vzťahov medzi nimi
môže viesť k identifikácii nového, cenného zdroja genetickej variability.
Implementácia týchto znalostí do procesu šľachtenia zas umožní tvorbu nových
kultivarov schopných vo výraznej miere odolávať nepriaznivým podmienkam
prostredia.
Anotace v angličtině
Bread wheat (Triticum aestivum) is one of the most important crops. It is
a staple food for 30% of population. Increasing of human population leads to
necessity to achieve higher yield without enlarging of arable land. One way of
achievement may rest in adaptation of flowering process to microenvironmental
conditions. The flowering and subsequent grain filling period is sensitive and optimal
conditions during this process have profound impact on grain quality and yield.
This work focuses on identification of genes and their allelic variation which
participates on adjustment of flowering.
This work can be divided into two parts. The first part of the work deals with
identification and characterization of new allele of vernalization gene VRN-A1
VRN-A1f-like allele. The very original source of this allele is tetraploid wheat
Triticum millitinae Zhuk. with AAGG genomic composition. The allele confers
spring habit and is characteristic by short deletions in promoter region, insertion of
miniature inverted transposable element and wide deletion in the first intron. This
allele was responsible for delayed flowering in comparison to previously identified
Vrn-A1a allele.
The second project determined that higher number of copies of photoperiodic gene
Ppd-B1 was responsible for difference in flowering time between two bread wheat
varieties. Identification of flowering time variability in F7
generation lines with three
copies of Ppd-B1 led to determination of expression and methylation pattern of
chosen lines, in order to reveal nature of this intragroup variation.
The important source of new genes and alleles are domesticated tetraploid wheat.
The identification of evolutionary relationship within these groups and their genetic
characterization can lead to discovery of new sources of variability. The additional
part of the work is dealing with evolutionary relationship within tetraploid wheats
and their domestication.
Knowledge of flowering time genes, their functions and interaction in determination
of this process is important prerequisite for breeding new varieties adapted to local
microenvironment.
Klíčová slova
pšenica letná, čas kvitnutia, genetické mapovanie, analýza QTL,
vernalizácia, fotoperióda
Klíčová slova v angličtině
bread wheat, flowering time, genetic mapping, QTL analysis,
vernalization, photoperiod
Rozsah průvodní práce
102
Jazyk
AN
Anotace
Pšenica letná (Triticum aestivum) je základnou plodinou pre 30 %
celosvetovej populácie. V súčasnej dobe je nutné jej ročný výnos zvyšovať, a to v
dôsledku neustáleho rastu počtu ľudí. Vyšší výnos je však ohrozený rôznymi
abiotickými a biotickými faktormi. Jedným z možných spôsobov je modifikácia času
kvitnutia tak, aby bol prispôsobený lokálnym podmienkam prostredia. Optimálny čas
kvitnutia je totiž dôležitý pre ochranu kvetných častí pred poškodením (v dôsledku
chladu alebo sucha), a teda zabezpečenie vhodných podmienok pre vývin obiliek.
Hlavným cieľom predloženej práce je identifikácia génov/alel, ktoré sú zodpovedné
za variáciu v čase kvitnutia. Vlastnú prácu je možné tematicky rozdeliť na dve časti.
Prvá časť sa zaoberá identifikáciou novej alely vernalizačného génu Vrn-A1f-like.
Táto alela je charakteristická sekvenčnými zmenami v promótorovej oblasti (krátke
delécie) a v oblasti prvého intrónu (inzercia miniature inverted transposable element
a rozsiahla delécia). Alela Vrn-A1f-like bola zodpovedná za oneskorenie kvitnutia
v porovnaní s už predtým identifikovanou alelou Vrn-A1a.
Zodpovednosť vyššieho počtu kópií fotoperiodického génu Ppd-B1 za rozdiel v čase
kvitnutia u variet pšenice letnej bola nosnou témou druhej časti práce. V štúdii bola
zároveň identifikovaná variabilita v čase kvitnutia v rámci línií s troma kópiami tohto
génu. V snahe zistiť príčinu týchto rozdielností došlo k analýze expresného profilu
a rovnako aj metylácie sledovaného génu.
Práve identifikácia nových génov/alel zodpovedných za rozdiely v kvitnutí, ich
charakterizácia a identifikácia funkcie v rámci biochemických dráh umožní úplné
pochopenie tohto dôležitého procesu. Posledná časť práce sa zaoberala identifikáciou
miesta domestikácie a evolučných vzťahov medzi skupinou tetraploidných pšeníc.
Práve charakterizácia týchto druhov na úrovni genómu určenie vzťahov medzi nimi
môže viesť k identifikácii nového, cenného zdroja genetickej variability.
Implementácia týchto znalostí do procesu šľachtenia zas umožní tvorbu nových
kultivarov schopných vo výraznej miere odolávať nepriaznivým podmienkam
prostredia.
Anotace v angličtině
Bread wheat (Triticum aestivum) is one of the most important crops. It is
a staple food for 30% of population. Increasing of human population leads to
necessity to achieve higher yield without enlarging of arable land. One way of
achievement may rest in adaptation of flowering process to microenvironmental
conditions. The flowering and subsequent grain filling period is sensitive and optimal
conditions during this process have profound impact on grain quality and yield.
This work focuses on identification of genes and their allelic variation which
participates on adjustment of flowering.
This work can be divided into two parts. The first part of the work deals with
identification and characterization of new allele of vernalization gene VRN-A1
VRN-A1f-like allele. The very original source of this allele is tetraploid wheat
Triticum millitinae Zhuk. with AAGG genomic composition. The allele confers
spring habit and is characteristic by short deletions in promoter region, insertion of
miniature inverted transposable element and wide deletion in the first intron. This
allele was responsible for delayed flowering in comparison to previously identified
Vrn-A1a allele.
The second project determined that higher number of copies of photoperiodic gene
Ppd-B1 was responsible for difference in flowering time between two bread wheat
varieties. Identification of flowering time variability in F7
generation lines with three
copies of Ppd-B1 led to determination of expression and methylation pattern of
chosen lines, in order to reveal nature of this intragroup variation.
The important source of new genes and alleles are domesticated tetraploid wheat.
The identification of evolutionary relationship within these groups and their genetic
characterization can lead to discovery of new sources of variability. The additional
part of the work is dealing with evolutionary relationship within tetraploid wheats
and their domestication.
Knowledge of flowering time genes, their functions and interaction in determination
of this process is important prerequisite for breeding new varieties adapted to local
microenvironment.
Klíčová slova
pšenica letná, čas kvitnutia, genetické mapovanie, analýza QTL,
vernalizácia, fotoperióda
Klíčová slova v angličtině
bread wheat, flowering time, genetic mapping, QTL analysis,
vernalization, photoperiod
Zásady pro vypracování
1. zpracovaní literární rešerše na téma dizertační práce,
2. fenotypování a genotypování mapující populace,
3. zvětšení mapující populace, vývoj vhodných markerů a selekce kandidátního genu,
4. příprava genetické mapy, která bude základem pro klonování daného genu,
5. funkční validace identifikovaného genu,
6. zpracování výsledků, jejich interpretace a publikování.
Zásady pro vypracování
1. zpracovaní literární rešerše na téma dizertační práce,
2. fenotypování a genotypování mapující populace,
3. zvětšení mapující populace, vývoj vhodných markerů a selekce kandidátního genu,
4. příprava genetické mapy, která bude základem pro klonování daného genu,
5. funkční validace identifikovaného genu,
6. zpracování výsledků, jejich interpretace a publikování.
Seznam doporučené literatury
Distelfeld, A., Li, C., Dubcovsky, J.: (2009) Regulation of flowering time in temperate cereals. Curr. Opin. Plant. Biol. 12, 178-84.
Košner, J., Pánková, K.: (2002) The effect of chromosome 3B gene/s of Česká přesívka on vernalisation response, photoperiod sensitivity and earliness of wheat. Czech J. Genet. Plant Breed. 38, 41-49.
Pánková K, Milec Z, Simmonds J,Leverington-Waite, M., Fish, L., Snape, J.W.: (2008) Genetic mapping of a new flowering time gene on chromosome 3B of wheat. Euphytica 164, 779-787.
Seznam doporučené literatury
Distelfeld, A., Li, C., Dubcovsky, J.: (2009) Regulation of flowering time in temperate cereals. Curr. Opin. Plant. Biol. 12, 178-84.
Košner, J., Pánková, K.: (2002) The effect of chromosome 3B gene/s of Česká přesívka on vernalisation response, photoperiod sensitivity and earliness of wheat. Czech J. Genet. Plant Breed. 38, 41-49.
Pánková K, Milec Z, Simmonds J,Leverington-Waite, M., Fish, L., Snape, J.W.: (2008) Genetic mapping of a new flowering time gene on chromosome 3B of wheat. Euphytica 164, 779-787.