Kukuřice setá (Zea mays) je významnou hospodářskou plodinou, která kromě deseti párů standardních chromozomů (A chromozomů) může nést i nadbytečné a postradatelné B chromozomy. B chromozomy jsou často označovány jako "parazitické" elementy, jelikož na svého nositele obvykle mají negativní vliv. Aby nedocházelo k jejich ztrátám, vyvinuly si pro své zachování a akumulaci v populaci různé "drive" mechanismy, kterými zvyšují pravděpodobnost přenosu do další generace. U B chromozomů kukuřice je nejdůležitějším drive mechanismem nondisjunkce sesterských chromatid během druhé pylové mitózy spojená s preferenčním oplozením vaječné buňky spermatickou buňkou nesoucí B chromozom(y). Pro správnou segregaci standardních chromozomů je nezbytná přítomnost centromerické varianty histonu H3 (CENH3), jejíž homologní varianta byla objevena na B chromozomu kukuřice.
Podstatou této práce bylo provedení sekvenční analýzy obou variant genu CENH3 za účelem srovnání jejich konzervovanosti u vybraných linií kukuřice seté. Bylo zjištěno, že A i B varianta genu CENH3 je u všech 40 zkoumaných linií kukuřice silně konzervována. Konzervovanost B varianty CENH3 by mohla znamenat její potenciální klíčovou roli při akumulačních mechanismech B chromozomů, možná i v samotné nondisjunkci.
Anotace v angličtině
Maize (Zea mays) is an important agricultural crop which, in addition to ten pairs of standard chromosomes (A chromosomes), can also carry supernumerary and dispensable B chromosomes. B chromosomes are often referred to as 'parasitic' because in most cases they have negative effect on their host. To prevent their loss and to preserve and accumulate in population, they evolved various drive mechanisms increasing the probability of transmission to the next generation. In maize, the most significant drive mechanism of B chromosomes is the nondisjunction of sister chromatids coupled with preferential fertilization of the egg cell by the sperm carrying B chromosome(s). For proper segregation of standard chromosomes, a presence of a centromeric histone H3 (CENH3) is essential. A homologous variant of CENH3 has been discovered in maize B chromosome.
The main purpose of this study was to perform sequence analysis of both CENH3 variants to compare their conservation in selected maize lines. The A and B variants of CENH3 were found to be strongly conserved across all 40 maize lines that were studied. The conserved nature of the B variant of CENH3 could indicate its prossible crucial role in the accumulation mechanisms of B chromosomes, potentially in nondisjunction itself.
Klíčová slova
CENH3, B chromozomy, Zea mays, nondisjunkce
Klíčová slova v angličtině
CENH3, B chromosomes, Zea mays, nondisjunction
Rozsah průvodní práce
42
Jazyk
CZ
Anotace
Kukuřice setá (Zea mays) je významnou hospodářskou plodinou, která kromě deseti párů standardních chromozomů (A chromozomů) může nést i nadbytečné a postradatelné B chromozomy. B chromozomy jsou často označovány jako "parazitické" elementy, jelikož na svého nositele obvykle mají negativní vliv. Aby nedocházelo k jejich ztrátám, vyvinuly si pro své zachování a akumulaci v populaci různé "drive" mechanismy, kterými zvyšují pravděpodobnost přenosu do další generace. U B chromozomů kukuřice je nejdůležitějším drive mechanismem nondisjunkce sesterských chromatid během druhé pylové mitózy spojená s preferenčním oplozením vaječné buňky spermatickou buňkou nesoucí B chromozom(y). Pro správnou segregaci standardních chromozomů je nezbytná přítomnost centromerické varianty histonu H3 (CENH3), jejíž homologní varianta byla objevena na B chromozomu kukuřice.
Podstatou této práce bylo provedení sekvenční analýzy obou variant genu CENH3 za účelem srovnání jejich konzervovanosti u vybraných linií kukuřice seté. Bylo zjištěno, že A i B varianta genu CENH3 je u všech 40 zkoumaných linií kukuřice silně konzervována. Konzervovanost B varianty CENH3 by mohla znamenat její potenciální klíčovou roli při akumulačních mechanismech B chromozomů, možná i v samotné nondisjunkci.
Anotace v angličtině
Maize (Zea mays) is an important agricultural crop which, in addition to ten pairs of standard chromosomes (A chromosomes), can also carry supernumerary and dispensable B chromosomes. B chromosomes are often referred to as 'parasitic' because in most cases they have negative effect on their host. To prevent their loss and to preserve and accumulate in population, they evolved various drive mechanisms increasing the probability of transmission to the next generation. In maize, the most significant drive mechanism of B chromosomes is the nondisjunction of sister chromatids coupled with preferential fertilization of the egg cell by the sperm carrying B chromosome(s). For proper segregation of standard chromosomes, a presence of a centromeric histone H3 (CENH3) is essential. A homologous variant of CENH3 has been discovered in maize B chromosome.
The main purpose of this study was to perform sequence analysis of both CENH3 variants to compare their conservation in selected maize lines. The A and B variants of CENH3 were found to be strongly conserved across all 40 maize lines that were studied. The conserved nature of the B variant of CENH3 could indicate its prossible crucial role in the accumulation mechanisms of B chromosomes, potentially in nondisjunction itself.
Klíčová slova
CENH3, B chromozomy, Zea mays, nondisjunkce
Klíčová slova v angličtině
CENH3, B chromosomes, Zea mays, nondisjunction
Zásady pro vypracování
Vypracování literární rešerše na téma CENH3 a B chromozomů kukuřice
Amplifikace produktů A a B chromozomální varianty genu CENH3 pomocí PCR
Sekvenování A a B chromozomální varianty genu CENH3
Analýza a interpretace výsledků
Zásady pro vypracování
Vypracování literární rešerše na téma CENH3 a B chromozomů kukuřice
Amplifikace produktů A a B chromozomální varianty genu CENH3 pomocí PCR
Sekvenování A a B chromozomální varianty genu CENH3
Analýza a interpretace výsledků
Seznam doporučené literatury
Starkley MP, Elaswarapu R (2001). Genomics protocols. Methods in Molecular Biology, 175.
Houben A, Jones N, Martins C, Trifonov V (2019). Evolution, Composition and Regulation of Supernumerary B Chromosomes. Genes, 10(2):161.
Houben A (2017). B Chromosomes – A Matter of Chromosome Drive. Frontiers in Plant Science, 8: 210.
Su H, Liu Y, Liu Y, Birchler JA, Han F (2018). The Behavior of the Maize B Chromosome and Centromere. Genes. 9(10):476.
Feng C, Yuan J, Bai H, Liu Y, Su H, Liu Y, Shi L, Gao Z, Birchler JA, Han F (2020). The deposition of CENH3 in maize is stringently regulated. Plant J, 102: 6-17.
Seznam doporučené literatury
Starkley MP, Elaswarapu R (2001). Genomics protocols. Methods in Molecular Biology, 175.
Houben A, Jones N, Martins C, Trifonov V (2019). Evolution, Composition and Regulation of Supernumerary B Chromosomes. Genes, 10(2):161.
Houben A (2017). B Chromosomes – A Matter of Chromosome Drive. Frontiers in Plant Science, 8: 210.
Su H, Liu Y, Liu Y, Birchler JA, Han F (2018). The Behavior of the Maize B Chromosome and Centromere. Genes. 9(10):476.
Feng C, Yuan J, Bai H, Liu Y, Su H, Liu Y, Shi L, Gao Z, Birchler JA, Han F (2020). The deposition of CENH3 in maize is stringently regulated. Plant J, 102: 6-17.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Obhajobu bakalářské práce studentky Barbory Zpěvákové zahájil prof. RNDr. Milan Navrátil, CSc. Studentka seznámila komisi s hlavními částmi a výsledky své práce. Následovalo přečtení posudku vedoucího práce Mgr. Radima Svačiny, Ph.D. a oponenta Mgr. Adama Lampara. Studentka pak reagovala na připomínky a dotazy.
Prezentace studentky obsahovala tato témata:
- cíle předložené práce
- kukuřice setá (Zea mays), charakteristika a využití
- B chromozomy
- centromerická varianta histonu H3 (CENH3 gen)
- metodika experimentální práce
- linie kukuřice původem z genové banky CIMMYT nesoucí B chromozom
- amplifikace variant A a B genu a jejich bioinformatická analýza