Laboratoř molekulární genetiky rostlin
Ústav experimentální biologie
Studium rostlinných genomů/genů
geneticko-molekulárními metodami
a využití výsledků při zlepšování plodin
Jana Řepková
Rostlinné genomy
1 Gb 5 Gb 15 Gb >100 Gb
velikost genomu člověka
3 Gb
Směry výzkumu
Rod jetel Trifolium
Přístupy klasické genetiky
Mezidruhová hybridizace introdukce genů
Přístupy molekulární a genomické
Strukturní, funkční a srovnávací genomika
Celogenomové analýzy, repetice, geny rezistence,
fixace dusíku
Kulturní druh T. pratense
Planý druh T. medium
Proč? Jak?
Biotechnologie jsou rozšířením šlechtění
Tradiční šlechtění – kombinuje mnoho genů současně
Biotechnologie – cílené vkládání genů
Molekulární šlechtění – cílené studium genů
Jetel luční (Trifolium pratense)
pícnina
Cíle šlechtění
Kvalita
PPO, fytoestrogeny, mastné
kyseliny
Odolnost k patogenům
Fusarium sp., viry
Vytrvalost (T. medium)
tvorba stonkových výběžků
Donory vhodných genů
Mezidruhová hybridizace
Strategie řešení – získání hybridů
X
T. pratense T. medium
jetel luční jetel prostřední
2n=4x=28 2n=8x=64 Studium embryogeneze
Záchrana embryí Hybridi-morfologická a cytogenetická variabilita
Výsledky studia prezygotických
bariér Trifolium
T. pratense x T. medium
T. pratense
Cytologická analýza hybridů
T. pratense T. medium hybridi
Kořenový systém hybridů ve srovnání s rodiči
Tradiční a „molekulární“ šlechtění
1. Povolení odrůdy PRAMEDI založené na mezidruhových
hybridech
2. Sekvenování genomů obou křížených druhů, referenční sekvence
Sady DNA markerů, čipy s DNA markery
Klasifikace genů Trifolium pratense do funkčních
kategorií (A) biologických funkcí
(B) molekulárních funkcí
Ortologní a specifické geny při srovnání Trifolium
pratense, Medicago truncatula, Lotus japonicus,
Cicer arietinum, Cajanus cajan, Glycine max a
Arabidopsis thaliana
FISH
Příprava sond
CL146 – nick translace,
barva Cy3
chromozomy T. medium
- DAPI
Studium repeticí v genomech druhů rodu Trifolium
Studium lokusů rDNA T. pratense, T. medium a
hybridů
Studium lokusů rDNA u 39 druhů Trifolium
Karyotyp Trifolium medium
2n = 8x = 64
Studium specifických kódujících
sekvencí
Fixace vzdušného dusíku rostlinami
Klíčové geny
Diagnostika, aplikace ve šlechtění
Identifikace genů biosyntetických drah
Sekundární metabolity: izoflavonoidy – fytoestrogeny,
fytoalexiny
Sekundární metabolity
fytoestrogeny, fytoalexiny
 Formononetin, biochanin A, daidzein, genistein
Fytoestrogeny
Ukázka expresní analýzy dvou genů kódujících
enzym EC2.3.1.74.
M – T. medium, T – odrůda Tatra, A – odrůda Amos,
1-3 – odrůda Pramedi rostliny s vysokým obsahem FE,
4-6 - odrůda Pramedi rostliny s nízkým obsahem FE.
Expresní analýzy
qPCR
Cíle studia genů
1. Studium jednotlivých genů odolnosti a
kvality, geny pro fixaci dusíku:
expresní analýzy, hledání funkčních
polymorfismů a identifikace DNA markerů v
genech
2. Využití perspektivních šlechtitelských
materiálů s účinnými geny, vývoj těsně
vázaných markerů, využití ve šlechtění při
genotypování rostlin = diagnostika
Aplikace poznatků ve šlechtění
rostlin
Matrice pro diagnostiku
Čipové technologie