Study of karyotype structure and evolution in the genus Trifolium (Fabaceae)

MACKOVÁ, Eliška, Jana ŘEPKOVÁ a Terezie MANDÁKOVÁ. Study of karyotype structure and evolution in the genus Trifolium (Fabaceae). In XX. Setkání biochemiků a molekulárních biologů. ISBN 978-80-210-9420-8. 2019.

Základní údaje

• Originální název: Study of karyotype structure and evolution in the genus Trifolium (Fabaceae)
• Název česky: Studium struktury a evoluce karyotypu rodu Trifolium (Fabaceae)
• Autoři: MACKOVÁ, Eliška (203 Česká republika, domácí), Jana ŘEPKOVÁ (203 Česká republika, domácí) a Terezie MANDÁKOVÁ (203 Česká republika, domácí).
• Vydání: XX. Setkání biochemiků a molekulárních biologů, 2019.

Další údaje

• Originální jazyk: angličtina
• Typ výsledku: Konferenční abstrakt
• Obor: 10603 Genetics and heredity
• Stát vydavatele: Česká republika
• Utajení: není předmětem státního či obchodního tajemství
• Kód RIV: RIV/00216224:14310/19:00108388
• Organizační jednotka: Přírodovědecká fakulta
• ISBN: 978-80-210-9420-8
• Klíčová slova česky: Trifolium; jetel; karyotyp; FISH; malování chromozomů
• Klíčová slova anglicky: Trifolium; clover; karyotype; FISH; chromosome painting

Anotace

Over the last few decades karyotype structure and its aberrations and evolution have been successfully studied in animals and humans using chromosome banding techniques and lately molecular techniques based on in situ hybridization of probes (fluorescence in situ hybridization FISH, multicolour M-FISH, spectral karyotyping, etc.). Despite its common utilization in humans and animals, chromosome banding techniques are not applicable in many plant species due to their rather uniform chromosome banding patterns (Schubert et al., 2001). Therefore, plant karyotype study is in many cases dependent on addressing specific DNA sequences via hybridization techniques. This situation is even more complicated by the fact that large chromosome segments or whole chromosomes can not be utilized in plant karyotype studies due to high complexity and large amount of repeated structures of various types. Therefore, cytogenetic analyses in plants developed to exploit synthetic oligonucleotide libraries (oligopaint FISH; Beliveau et al., 2012) and high-capacity DNA vectors such as bacterial artificial chromosomes (BACs). Utilization of BAC clones enabled development of technique called BAC-FISH, where single or several BAC clones are used as specific probes containing large segments of DNA (Shizuya et al., 1992). This technique was later extended to utilize chromosome-specific BAC contigs as painting in probes in closely related species (comparative chromosome painting, CCP) and to paint large chromosome regions such as chromosome arms or whole chromosomes (BAC-painting). BAC-painting was first established in the family Brassicaceae with Arabidopsis thaliana being the first plant species with all chromosomes painted (Lysák et al., 2001; Pecinka et al., 2004) and to date remains to be established only in this family and in Brachypodium (family Poaceae) (Betekhtin et al., 2014). The aim of this study is to analyse karyotype of Trifolium, agriculturally important genus of the family Fabaceae. In this study karyotype structure of selected Trifolium species with different basic chromosome number (x = 8, 7, 6, 5) and different level of ploidy will be reconstructed and compared in order to identify mechanism of chromosome number reduction and processes accompanying allopolyploidization. In this study we will also utilize Medicago truncatula BAC library in order to label individual Trifolium chromosomes with the intention to establish chromosome painting methodology in the family Fabaceae for further application of comparative chromosome painting.

Anotace česky

Struktura a evoluce karyotypu byla v posledních několika desetiletích úspěšně studována u živočichů a člověka metodami jako proužkování chromozomů či později molekulárními technikami založenými na in situ hybridizaci sond (fluorescenční in situ hybridizace FISH, mnohobarevná M-FISH, spektrální karyotypování, atd.). Metody proužkování chromozomů, přestože jsou velmi rozšířené v cytogenetice lidí i zvířat, nemohou být využity při studiu karyotypu mnoha rostlinných druhů z důvodu uniformního vzoru pruhů (Schubert et al. 2001). Studium rostlinných karyotypů je tedy v mnoha případech závislé na cílení specifických DNA sekvencí hybridizačními technikami. Tato situace je ještě více komplikována skutečností, že z důvodu vysoké komplexnosti a velké frakce repetitivních elementů v genomech rostlin nelze jako sondy pro hybridizaci využít velké chromozomové úseky či celé chromozomy. Z tohoto důvodu cytogenetické analýzy u rostlin využívají syntetické oligonukleotidové knihovny (oligopaint FISH; Beliveau et al., 2012) a vysokokapacitní DNA vektory, jako jsou například umělé bakteriální chromozomy (bacterial artificial chromosomes, BACs). Využití BAC klonů umožnilo vývoj techniky zvané BAC-FISH, ve které se využívá jednoho nebo více BAC klonů obsahujících velké úseky DNA jako specifických sond (Shizuya et al., 1992). Tato technika byla následně modifikována k využití chromozomově specifických BAC klonů jako sond u blízko příbuzných druhů (komparativní malování chromozomů, comparative chromosome painting, CCP) a k značení velkých úseků chromozomů, jako například chromozomových ramének či celách chromozomů (malování chromozomů pomocí BAC, BAC-painting). BAC-painting byl jako první zaveden u čeledi Brassicaceae, přičemž Arabidopsis thaliana byla první rostlinou, ve které byly úspěšně „namalovány“ (Lysák et al., 2001; Pecinka et al., 2004). Dodnes je BAC-painting zaveden pouze v čeledi Brassicaceae a u Brachypodium (čeleď Poaceae) (Betekhtin et al., 2014). Cílem této práce je analyzovat karyotyp rodu Troflium, zemědělsky důležitého rodu z čeledi Fabaceae. V této práci bude rekonstruován karyotyp vybraných druhů rodu Trifolium s odlišným základním chromozomovým číslem (x = 8, 7, 6, 5) a s odlišnou úrovní ploidie. Tyto karyotypy budou porovnány za účelem identifikace mechanismu redukce počtu chromozomů a procesů doprovázejících alopolyploidizaci. Rovněž bude využita BAC knihovna Medicago truncatula k označení jednotlivých chromozomů rodu Trifolium za účelem zavést metodu BAC-painting v čeledi Fabaceae pro další aplikace a komparativní malování chromozomů.

Návaznosti

• MUNI/A/0877/2016, interní kód MU: Název: Podpora výzkumné činnosti studentů molekulární biologie a genetiky 5 (Akronym: MBG5)

Investor: Masarykova univerzita, Podpora výzkumné činnosti studentů molekulární biologie a genetiky 5, DO R. 2020_Kategorie A - Specifický výzkum - Studentské výzkumné projekty

• TH02010351, projekt VaV: Název: Efektivní biotechnologie pro syntézu populačních čipů a její ověření na pilotní matrici rostlinného materiálu

Investor: Technologická agentura ČR, Efektivní biotechnologie pro syntézu populačních čipů a její ověření na pilotní matrici rostlinného materiálu