Detail výsledku
Satellite DNA and Transposable Elements in Seabuckthorn (Hippophae rhamnoides), a Dioecious Plant with Small Y and Large X Chromosomes
Razumova Olga
Martínek Tomáš, doc. Ing., Ph.D., UPSY (FIT)
Alexandrov Oleg
Divashuk Mikhail
Kubát Zdeněk
Hobza Roman
Karlov Gennady
Kejnovský Eduard, doc. RNDr., CSc.
Seabuckthorn (Hippophae rhamnoides) is a dioecious shrub commonly used in the pharmaceutical, cosmetic, and environmental
industry as a source of oil, minerals and vitamins. In this study, we analyzed the transposable elements and satellites in its genome.We
carried out Illumina DNA sequencing and reconstructed the main repetitive DNA sequences. For data analysis, we developed a new
bioinformatics approach for advanced satellite DNA analysis and showed that about 25% of the genome consists of satellite DNA and
about 24% is formed of transposable elements, dominated by Ty3/Gypsy and Ty1/Copia LTR retrotransposons. FISH mapping
revealed X chromosome-accumulated, Y chromosome-specific or both sex chromosomes-accumulated satellites but most satellites
were found on autosomes. Transposable elements were located mostly in the subtelomeres of all chromosomes. The 5S rDNA and
45S rDNA were localized on one autosomal locus each. Although we demonstrated the small size of the Y chromosome of the
seabuckthorn and accumulated satellite DNA there, we were unable to estimate the age and extent of the Y chromosome degeneration.
Analysis of dioecious relatives such as Shepherdia would shed more light on the evolution of these sex chromosomes.
sex chromosomes, genome composition, chromosomal localization, repetitive DNA
Rakytník (Hippophae rhamnoides) je dvoudomý keř běžně používaný ve farmaceutickém, kosmetickém a environmentálním průmyslu jako zdroj oleje, minerálů a vitamínů. U rostlin je jen několik málo druhů s odděleným pohlavím. Studium těchto druhů pomáhá pochopit evoluci pohlavních chromozomů X a Y. V této studii byla prezentována první rozsáhla analýza obsahu genomu rakytníku se zaměřením na repetitivní oblasti - transpozony a satelity, které se mohou v průběhu evoluce na pohlavních chromozomech akumulovat nebo se ztrácet.
V rámci studie byl vyvinut nový bioinformatický přístup pro pokročilou analýzu satelitní DNA. Podařilo se odhalit celkově 12 různých rodin satelitů včetně satelitu akumulovaného na X chromozomu, Y specifický satelit a satelit akumulovaný na obou pohlavních chromozomech, přičemž většina satelitů byla nalezena na autozomech. Jelikož většina rostlinných druhů s odděleným pohlavím disponuje velkým Y a malým X chromozomem, u rakytníku se nám díky identifikaci Y specifického satelitu a fluorescence in situ hybridizaci podařilo demonstrovat, že rakytník má XY systém determinace pohlaví s malým Y a velkým X chromozomem.
V rámci této studie byla provedena první rozsáhlá analýza genomu rakytníku se zaměřením na repetitivní oblasti (úseky, které se v DNA často opakují). Repetitivní DNA zahrnuje jednak transpozony, tj. úseky mající schopnost přesouvat se v genomu z jednoho místa na druhé (tzv. mobilní DNA), a satelitní DNA, která je tvořena dlouhými oblastmi tandemových opakování. Ukazuje se, že repetitivní sekvence se v průběhu evoluce daného organizmu akumulují, případně mizí z pohlavních chromozomů. Pomocí nového bioinformatického přístupu pro analýzu satelitní DNA se nám podařilo identifikovat satelit akumulovaný na X chromozomu, Y specifický satelit a satelit akumulovaný na obou pohlavních chromozomech. Metodou lokalizace přítomnosti specifické DNA sekvence se podařilo prokázat, že rakytník disponuje malým Y a velkým X pohlavním chromozomem, což je v rostlinné říši neobvyklé.
Odborný článek byl dosud citován 12 mezinárodními časopiseckými publikacemi.
@article{BUT144426,
author="Janka {Puterová} and Olga {Razumova} and Tomáš {Martínek} and Oleg {Alexandrov} and Mikhail {Divashuk} and Zdeněk {Kubát} and Roman {Hobza} and Gennady {Karlov} and Eduard {Kejnovský}",
title="Satellite DNA and Transposable Elements in Seabuckthorn (Hippophae rhamnoides), a Dioecious Plant with Small Y and Large X Chromosomes",
journal="Genome Biology and Evolution",
year="2017",
volume="9",
number="1",
pages="197--212",
doi="10.1093/gbe/evw303",
issn="1759-6653",
url="https://academic.oup.com/gbe/article/9/1/197/2830930"
}Výzkum pokročilých metod ICT a jejich aplikace, VUT, Vnitřní projekty VUT, FIT-S-14-2299, zahájení: 2014-01-01, ukončení: 2016-12-31, ukončen