Martin Lysák z CEITEC Masarykovy univerzity (MUNI) společně s kolegy z čínské Huazhong Agricultural University koordinoval sekvenování dosud největšího genomu z čeledi brukvovitých, kam patří i známý laboratorní model huseníček rolní, řepka olejka nebo brokolice. Jedná se o genom fialy šedivé (Matthiola incana), okrasné příjemně vonící rostliny, která se pěstuje k řezu i jako letnička. Genom fialy (2 Giga párů bází) je dvanáctkrát větší než genom huseníčku, ačkoliv oba druhy mají podobný počet chromozomů.
Výjimečně velký genom fialy je tvořen z více než 70 % retrotranspozony, autonomními DNA sekvencemi, které se dokážou v genomu samy kopírovat a přesouvat. Tyto nekódující sekvence způsobily výraznou expanzi genomu fialy na dvanáctinásobek velikosti genomu huseníčku, a to převážně v posledních dvou milionech let. Důvod, proč právě u fialy a ji příbuzných druhů došlo k tak výrazné expanzi genomu, zatím není známý, ale mohl by souviset s neschopností genomu regulovat množení retrotranspozonů a tolerancí k jejich akumulaci.
„Díky genomu fialy můžeme studovat mechanismy změny struktury genomu v modelové čeledi bez vlivu polyploidizace a diploidizace,“ říká Martin Lysák, vedoucí výzkumné skupiny z CEITEC Masarykovy univerzity a jeden z hlavních autorů studie. Polyploidie je běžný jev u rostlin, kdy se duplikuje celý genom, a tedy i počet chromozomů. Ukázalo se také, že chromozomy fialy mají výrazně jiné uspořádání epigenetických znaků v genomu než jiné brukvovité druhy s malým nebo menším genomem. Vědci se zaměřili na metylaci DNA, která je u fialy rozsáhlá a rovnoměrně rozmístěna po délce chromozomů. Lze předpokládat, že epigenetické umlčení má za cíl zabránit ještě větší aktivitě velkého množství retrotranspozonů.
Fiala je známá paletou barvy květů, od bílé po nejrůznější odstíny červené. Sekvenovaný genom také umožnil identifikovat geny a transkripční faktory zapojené do syntézy barviva pelargonidin, které je zodpovědné za barevnou rozmanitost květů fialy. Charakterizace této biosyntetické dráhy umožní cílené modifikace genomu s cílem získat nové barevné variace květů.
„Jedinečný genom fialy nám ukazuje, jak může množství DNA v rostlinném genomu narůstat v důsledku hromadění nekódujících sekvencí. Pomáhá pochopit, jak tato expanze ovlivňuje strukturu chromozomů, aktivitu genů i to, do jaké míry genomová obezita ovlivňuje adaptaci rostliny na podmínky prostředí. Přečtení genetické informace takto ‚obézního‘ genomu nám umožní srovnávací studie s malými genomy a pochopit, jak k takovým rozdílům ve velikosti a struktuře genomu dochází,“ doplňuje Martin Lysák.
Článek byl publikován v prestižním časopise Plant Biotechnology Journal.
Zdroj: CEITEC – Central European Institute of Technology
CEITEC vznikl v roce 2011 na základech šesti významných brněnských univerzit a výzkumných institucí. Od doby nedávného vzniku se daří budovat významné vědecké centrum, a již nyní se řadí mezi špičkové evropské instituce. Mezi hlavní priority patří udržení motivujícího a dynamického mezinárodního vědeckého prostředí, zajištění moderní a nejvyšším standardům odpovídající výzkumné infrastruktury, i politika otevřené komunikace a rovných příležitostí.
Podcast & blog by Pepik Hipik & Knižní kočka 