Original title:
The establishment of genomic resources to study of heavy metal tolerance in the genus Silene
Authors:
Nevrtalová, Eva Document type: Doctoral theses
Year:
2014
Language:
eng Abstract:
[eng][cze] The aim of the thesis is the establishment of genomic resources for genus Silene with an emphasis to study heavy metal tolerance. The genus Silene has been widely used as a model system for addressing ecological and evolutionary questions in plants, but available genomic resources within Silene remain limited and thus broad utilisation of this genus is still capped. Next generation sequencing (NGS) has proven to be a rapid and cost-effective and it serves for quick whole genome characterization non-model organisms. In this study, the unique transcriptome databases are reported for two populations of Silene vulgaris with different tolerance to copper. Due to these databases, we were able to identify putative genes that could be responsible for heavy metal tolerance. We provide closer characterisation of two genes acting on the different levels in a detoxification pathway. Expression of these genes is influenced by copper stress conditions and functional analysis in yeast confirmed the function in copper tolerance. We supposed that these genes participated in heavy metal detoxification and serve as epistatic modificators of heavy metal tolerance in S. vulgaris. Silene latifolia is the most studied species within genus Silene presenting an ideal candidate with a similar role as Arabidopsis thaliana plays in Brassicacea. Therefore we have established haploid and dihaploid S. latifolia plants for further forward and reverse genetic studies in this and related species including S. vulgaris. Taken together, our genomic resources can serve for evolutionary and ecological studies and they are freely available to broad scientific community.Cílem mé disertační práce je vytvoření a charakterizace genomických zdrojů u rodu Silene s důrazem na studium tolerance k těžkým kovům. Rod Silene je vhodným modelovým systémem pro studium evolučních a ekologických otázek. Nicméně použití toho rodu jako uceleného modelového systému je stále limitováno dostupností genomických zdrojů. Díky rozvoji a nyní již také finanční dostupnosti sekvenovaní druhé a třetí generace je možno velmi snadno identifikovat sekvenci celého genomu. V této práci předkládám transkriptomy dvou ekotypů Silene vulgaris (tolerantního a senzitivního k mědi) a to před a po ovlivnění mědí. Na základě této databáze jsme byli schopni identifikovat několik kandidátních genů tolerance k těžkým kovům (především mědi). Z těchto genů jsme blíže charakterizovali dva, které se účastní detoxifikace těžkých kovů v buňce, nicméně na různé úrovni celého detoxifikační dráhy. Exprese obou genů je ovlivněna zvýšenou koncentrací mědi v médiu. Pomocí funkční analýzy v kvasinkách jsme potvrdili funkčnost těchto genů v toleranci. Na základě těchto výsledků jsme schopni říci, že oba geny hrají roli v detoxikační dráze těžkých kovů a působí jako důležité články, které podporují toleranci u Silene vulgaris. Silene latifolia je nejlépe prostudovaným druhem v rámci rodu Silene, z tohoto hlediska je kandidátním druhem, který bude hrát podobnou roli jako Arabidopsis thaliana v rámci čeledi Brassicacea. Z tohoto důvodu jsme se zaměřili na produkci haploidních a dihaploidních rostlin, které bude možno využít při přímých a reversích genetických studiích. Závěrem lze konstatovat, že všechny genomické zdroje přispěly k hlubšímu porozumění tolerance k těžkým kovům u rodu Silene. Díky transkriptomickým databázím se podařilo identifikovat několik genů, jejichž exprese je indukována zvýšenými koncentracemi mědi v mediu. Všechny genomické zdroje lze využit i při výzkumu adaptačních a evolučních mechanismů a jsou volně dostupné široké vědecké komunitě.
Keywords:
genomické zdroje; sekvenování druhé generace; Silene; tolerance k těžkým kovům
guest ::
