genetika rastlín Flashcards
evolúcia kukurice
- jedno miesto pôvodu - mexické/stredoamerické centrum
- domestikácia 9000 p.n.l.
- pôvodný druh teosinthe - výrazne lignifikované obaly, bohaté vetvenie
- kukurica stratila lignifikáciu aj vetvenie (apikálna dominancia)
evolúcia pšenice
- kríženie planej jednozrnky (AA) a mnohoštetu 1 (BB) - vznik planej dvojzrnky (AABB)
- vznik kultúrnej dvojzrnky
- kríženie kultúrnej dvojzrnky a mnohoštetu 2 (DD) - vznik pšenice siatej (AABBDD)
hlavné domestikačné znaky
- nerozpadavosť semien (vreteno klasu, nepukavosť listov)
- synchronizácia dozrievania
- minimalizácia dormancie
- jednoročnosť
-preferencia pre autogamiu - zmeny v chemickom zložení a kvalite užitočných orgánov
- bezsemenné plody
gény domestikačných znakov kukurice
- Tga1 = teosynthe
- tga 1 = kukurica
- Tga 1 = tvorba pevného osemenia
- tga 1 = mutácia v promótorovej oblasti
- tb 1 = teosynthe
- Tb 1 = kukurica
- zvýšenie apikálnej dominancie
- TF rodiny TCF
gény domestikačných znakov pšenice
- q = planá rastlina
- Q = pšenica
- rozpadavosť klasu, voľná obilka
- gén Q je pleiotropný (rozpadavosť klasu, pevnosť plevy, dĺžka klasu, výška rastliny)
gény domestikačných znakov jačmeňa
- Vrs-1 = planá rastlina
- vrs-1 = jačmeň
- Vrs-1 = dvojradosť klasu
- vrs-1 = šesťradosť klasu
- u jačmeňa nedochádza k supresii laterálneho vetvenia
- vzniklo niekoľko na sebe nezávislých mutácií
- je to TF (leucínový zip)
gény domestikačných znakov ryže
- Sh4 + qSh1 = gény podieľajúce sa na uvoľňovaní semien
- planá rastlina vystreľuje semená
- ryža nemá prepážku spôsobujúcu vystreľovanie
evolučné mechanizmy ovplyvňujúce veľkosť genómu rastlín
- duplikácie
- delécie
- inzercie
- aktivita transpozónov
- prídavné chromozómy (B chromozómy)
- expanzia mikrosatelitov
- expanzia heterochromatínu (centromér)
- dôsledkom je redundancia génov
B chromozómy
- väčšinou sú menšie a tvorené prevažne heterochromatínom
- obsahujú tandemové, centromerické, telomerické repetície, mini a mikrosatelity
- vysoké množstvo mitochondriálnej a chloroplastovej DNA
- nepárujú sa s A chromozómami
- dedia sa nemendelisticky, nondisjukciou
- je ich 2 - 8 na bunku, vyššie množstvo je asociované s neplodnosťou
- vznikli čiastočnou duplikáciou a prestavbou A chromozómov
- génová huba - zachovanie génov v evolúcii
jadrový genóm
- kódujúce sekvencie
- nekódujúce sekvencie (repetitívne a mobilné)
- repetitívne: centroméry, teloméry, satelity
gény kódujúce rRNA
- sú prítomné v repetíciách v oblasti “organizátor jadierka”
- jednotlivé gény sú oddelené prepisovanými medzerníkovými sekvenciami (vnútornými a vonkajšími)
- transkripčné jednotky sú oddelené neprepisovaným medzerníkom
- transkripčná jednotka sa prepisuje naraz a posttranskripčne sa upravuje
gény kódujúce proteíny
- zásobné proteíny koreňov a hľúz
- enzýmy fotosyntézy
- stresové proteíny
- leghemoglobín (fixovanie dusíka)
teloméry
- zaisťujú stabilitu chromozómových koncov
- u R to môže byť značná časť genómu
- špecifické repetície (TTTAGGG, TTAGGG)
centroméry
- zodpovedné za primárnu konstrikciu chromozómu - segregácia
- tvorí ich repetitívny motív (30 - 140 bp, s celkovou dĺžkou až 1 Mb)
DNA transpozóny
- schopnosť transpozície, ktorá je možná vďaka produktom týchto génov
transpozóny Ac/Ds
- cut and paste
Ac (aktivátor) - autonómny
- 4,6 kb
- koncové obrátené repetície, ktoré sú nezbytné pre začlenenie do genómu
- gén pre transponázu
- cis element, ktorý rozpoznáva transponáza, pre excíziu
Ds (disociátor) - neautonómny
- nemá gén pre transponázu
- repetície zachované
- transponáza ho vyčlení a premiestni na iné miesto (napr. do iného génu, kukurica)
- väčšinou je jeden Ac na 10 - 20 Ds
sfarbenie zŕn kukurice a transpozóny
- gén C kóduje fialové sfarbenie zrna
- môže sa do neho transponovať Ds a potom je zrno biele
- tiež sa môže Ds vyčleniť v priebehu vývoja semena, a tak vzniká škvrnité zrno
transpozóny a gén waxy
- ak sa Ds začlení do blízkosti génu W, spôsobuje to chromozómové zlomy a stratu celého fragmentu s génmi colourless, shrunken, bronze
- tiež sa môže včleniť priamo do génu a vzniká mäkký endosperm
mechanizmus transpozície
- párovanie koncových repetícii
- vyčlenenie
- párovanie s komplementárnymi oblasťami na inom mieste
- vytvorenie zlomov v inzerčnom mieste (lepkavé konce)
- začlenenie a dosyntetizovanie jednoreťazcového úseku
- ak sa transpozón vyčlení vznikajú duplikácie alebo neúplné duplikácie
transpozóny u kukurice
- Ac/Ds
- Sp/m = En/I
- Mu
transpozóny hrachu
- je s nimi asociovaný gén RUGOSUS (jeho produkt zabezpečuje vetvenie škrobu v endospermu)
- jeho inaktivácia má za následok zvráskavené semená (straty vody)
transpozóny hledíka
- jedná sa len o Ac
- začlenenie do génov pre tvorbu antokyanov (pallida a nivea)
heterológna transpozícia
- vnášanie transpozónov do druhov, kde sa nevyskytujú
- transpozónová inzerčná mutagenéza (inaktivácia, štúdium genómov)
- Ti plazmid (aktivátor v reportérovom géne - ak sa vyčlení pozorujeme prejav reportéru a hľadáme prejav transpozície)
- arabidopsis, ryža, tabak, paradajka, mrkva
význam využitia transpozónov
- transpozónová inzerčná mutagenéza
- transpozónový tagging
retroelementy
- copy and paste
- abundantnejšie
- môžu sa kľudne niekoľkokrát kopírovať
- gén pre RT
retrotranspozóny Tyl-copia
- drozofila
- na oboch koncoch LTR
- v rámci LTR sú obrátené koncové repetície esenciálne pre začlenenie do genómu
- gény pre proteázu, integrázu, RT, a RNázu H
- gén Gag: štruktúrny gén podobný vírovým (znaky vírusov)
retrotranspozóny Gypsy
- podobné retrovírom
- obsahuje sekvenciu env pre obal vírusu
retrotranspozóny bez LTR
- potrebujú pomoc iného retroelementu
výskyt retroelementov u rastlín
- veľmi častý
- retrotranspozóny (Ty, copia, gypsy)
- retropozóny LINE
význam retroelementov u rastlín
- aktivované pri strese - adaptácia
- prispôsobenie sa podmienkam - speciácia
- zdroj regulácie a premenlivosti génov
- nástroj cieleného vnášania génov
čo vplýva na reguláciu génov u rastlín
- vývojový program (gény sú aktívne len v určitých pletivách a orgánoch)
- prostredie (gény sú aktívne na základe určitého podnetu)
orgánová a bunková regulácia
Knotted1 (kukurica) a Knat1 (arabidopsis)
- zachovanie meristému výhonu
- ak sa exprimuje v listoch (bežne sa tam nemá) tvorí hrbolčeky
- gain of function