Druhově specifické geny jsou přítomné v genomech drtivé většiny organism, včetně rostlinných a živočišných druhů. Alespoň část z nich má pro své nositele zřejmě význam v adaptaci na okolní prostředí. Regulace jejich exprese je mnohoúrovňový mechanismus, který je značně modifikován po mezidruhové hybridizaci, tj. sloučení genomů dvou různých druhů. Tato práce zabývá se dosud nezkoumaným osudem druhově specifických genů v mezidruhových křížencích. S využitím dostupných sekvenčních dat a de novo sestavených transkriptomů byly identifikovány druhově specifické geny pro dva druhy trav, Festuca pratensis a Lolium multiflorum a studována jejich exprese jak v obou rodičovských druzích, tak v jejich křížencích (Festulolium). Byla rovněž provedená jednoduchá funkční anotace s důrazem na genovou ontologii.
Anotace v angličtině
Lineage-specific genes are present in genomes across all kingdoms of life tree and are recognised for their adaptive potential. However, regulation of their expression is a multi-layered mechanism, which undergoes significant changes in a hybrid genome. This thesis examines the previously unexplored interplay of the functionality of these genes with interspecific hybridisation by studying their presence, characteristics and expression patterns in two grass species, Festuca pratensis and Lolium multiflorum, and their hybrids called Festulolium. Species-specific genes are identified for both species using available sequence data and de novo transcriptome assembly. Functional annotation, with emphasis on gene ontology, is performed. Finally, existing transcription data are employed in expression analysis.
Druhově specifické geny jsou přítomné v genomech drtivé většiny organism, včetně rostlinných a živočišných druhů. Alespoň část z nich má pro své nositele zřejmě význam v adaptaci na okolní prostředí. Regulace jejich exprese je mnohoúrovňový mechanismus, který je značně modifikován po mezidruhové hybridizaci, tj. sloučení genomů dvou různých druhů. Tato práce zabývá se dosud nezkoumaným osudem druhově specifických genů v mezidruhových křížencích. S využitím dostupných sekvenčních dat a de novo sestavených transkriptomů byly identifikovány druhově specifické geny pro dva druhy trav, Festuca pratensis a Lolium multiflorum a studována jejich exprese jak v obou rodičovských druzích, tak v jejich křížencích (Festulolium). Byla rovněž provedená jednoduchá funkční anotace s důrazem na genovou ontologii.
Anotace v angličtině
Lineage-specific genes are present in genomes across all kingdoms of life tree and are recognised for their adaptive potential. However, regulation of their expression is a multi-layered mechanism, which undergoes significant changes in a hybrid genome. This thesis examines the previously unexplored interplay of the functionality of these genes with interspecific hybridisation by studying their presence, characteristics and expression patterns in two grass species, Festuca pratensis and Lolium multiflorum, and their hybrids called Festulolium. Species-specific genes are identified for both species using available sequence data and de novo transcriptome assembly. Functional annotation, with emphasis on gene ontology, is performed. Finally, existing transcription data are employed in expression analysis.
- Porovnání exprese identifikovaných druhově specifických genů v rodičovských rostlinách a křížencích F1 a F2 generace
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/.
Student je povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje 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).
Zásady pro vypracování
- Vypracování literární rešerše na téma identifikace druhově specifických genů a jejich přítomnosti a exprese v rostlinných křížencích
- Sestavení anotovaných transkriptomů druhů Festuca pratensis Huds. a Lolium multiflorum Lam.
- Porovnání exprese identifikovaných druhově specifických genů v rodičovských rostlinách a křížencích F1 a F2 generace
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/.
Student je povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje 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).
Seznam doporučené literatury
• Ma, D., Ding, Q., Guo, Z. et al. (2021). Identification, characterization and expression analysis of lineage-specific genes within mangrove species Aegiceras corniculatum. Mol Genet Genomics, 296, 1235–1247. https://doi.org/10.1007/s00438-021-01810-0
• Ma, S., Yuan, Y., Tao, Y., Jia, H., Ma, Z. (2020). Identification, characterization and expression analysis of lineage-specific genes within Triticeae. Genomics, 112(2), 1343-1350. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2019.08.003
• Yang, X., Jawdy, S., Tschaplinski, T. J., Tuskan G. A. (2009). Genome-wide identification of lineage-specific genes in Arabidopsis, Oryza and Populus. Genomics, 93(5), 473-480. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2009.01.002
• Xu, Y., Wu, G., Hao, B. et al. (2015). Identification, characterization and expression analysis of lineage-specific genes within sweet orange (Citrus sinensis). BMC Genomics, 16, 995. https://doi.org/10.1186/s12864-015-2211-z
• Yang, L., Zou, M., Fu, B. et al. (2013). Genome-wide identification, characterization, and expression analysis of lineage-specific genes within zebrafish. BMC Genomics, 14, 65. https://doi.org/10.1186/1471-2164-14-65
• Glombik, M., Copetti, D., Bartoš, J. et al. (2021). Reciprocal allopolyploid grasses (Festuca x Lolium) display stable patterns of genome dominance. Plant J, 107, 1166–1182. https://doi.org/10.1111/tpj.15375
Seznam doporučené literatury
• Ma, D., Ding, Q., Guo, Z. et al. (2021). Identification, characterization and expression analysis of lineage-specific genes within mangrove species Aegiceras corniculatum. Mol Genet Genomics, 296, 1235–1247. https://doi.org/10.1007/s00438-021-01810-0
• Ma, S., Yuan, Y., Tao, Y., Jia, H., Ma, Z. (2020). Identification, characterization and expression analysis of lineage-specific genes within Triticeae. Genomics, 112(2), 1343-1350. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2019.08.003
• Yang, X., Jawdy, S., Tschaplinski, T. J., Tuskan G. A. (2009). Genome-wide identification of lineage-specific genes in Arabidopsis, Oryza and Populus. Genomics, 93(5), 473-480. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2009.01.002
• Xu, Y., Wu, G., Hao, B. et al. (2015). Identification, characterization and expression analysis of lineage-specific genes within sweet orange (Citrus sinensis). BMC Genomics, 16, 995. https://doi.org/10.1186/s12864-015-2211-z
• Yang, L., Zou, M., Fu, B. et al. (2013). Genome-wide identification, characterization, and expression analysis of lineage-specific genes within zebrafish. BMC Genomics, 14, 65. https://doi.org/10.1186/1471-2164-14-65
• Glombik, M., Copetti, D., Bartoš, J. et al. (2021). Reciprocal allopolyploid grasses (Festuca x Lolium) display stable patterns of genome dominance. Plant J, 107, 1166–1182. https://doi.org/10.1111/tpj.15375
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, tabulky
Převzato z knihovny
Ne
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
Po úvodním představení se pokračovalo prezentací. Studentka při řešení hledala druhově specifické geny („species-specific genes“, SSGs) v křížencích trav Festuca a Lolium. K tomu sloužila čtení z transkriptomových dat. Představeny byly použité rostliny, tj. rodičovské rostliny, dále F1 a F2 generace kříženců. Pro identifikaci SSG byly zvoleny dva přístupy, vycházelo se ze surových sekvenčních dat z analýzy transktriptomu, která byla sestavena a upravena. K nalezení SSG genů byly použity bioinformatické nástroje. Byla provedena funkční charakterizace SSGs např. přítomnost funkčních domén či použitím nástroje BLAST. Proběhla analýza exprese SSGs, nebyl nalezen zásadní rozdíl v úrovni exprese mezi rodičovskými a hybridními rostlinami. Celkem 47 genů bylo exprimovaných ve všech vzorcích. Pro některé z genů je možné ovlivnění exprese v podmínkách stresu. V závěru autorka shrnula svoje výsledky.
Po prezentaci byl přečten posudek vedoucího práce a oponentský posudek. Studentka zodpověděla úspěšně dotazy z posudku oponenta a dále dotazy členů komise:
1) Jak funguje statistické filtrování a jaké přístupy využívá?
2) Jsou-li příbuzné geny, jaká je prahová hodnota, která umožní rozlišit, zda je gen přiřazen správně. Jak velká byla přiřazovaná sekvenční čtení?
3) Jaká je příčina existence velkého procenta strukturně neuspořádaných proteinů kódovaných studovanými geny?
1) Jak se přiřadí čtení k referenci, vyskytují-li se jednonukleotidové polymorfismy?