|
|
Detection of repetitive sequences in genomes
Puterová, Janka ; Jedlička, Pavel (referee) ; Kléma, Jiří (referee) ; Zendulka, Jaroslav (advisor)
Repetitivní sekvence mohou tvořit významnou část genomu, v některých případech více než 80%, která však bývala vědci často přehlížena. Dnes je známo, že repetice mají v genomu různé funkce a rozdělují se na dvě hlavní skupiny: rozptýlené a tandemové repetice. Cílem této práce bylo vytvoření bioinformatických nástrojů pro detekci repetic, ať už přímo ze sekvenačních dat generovaných sekvenátory, nebo ze sestavených genomů. V úvodní části práce poskytuje náhled do problematiky a přehled typů repetic vyskytujících se v genomech. Dále se práce zabývá stávajícími přístupy a nástroji zaměřenými na identifikaci repetic přímo ze sestavených sekvencí. Hlavním přínosem do této oblasti bylo vytvoření nástroje digIS, který se zaměřuje na detekci inserčních sekvencí, které přestavují nejhojněji se vyskytující rozptýlené repetice u prokaryot. digIS je založen na principu profilových skrytých Markovových modelů zkonstruovaných pro katalytické domény transpozáz, které představují nejkonzervativnější část inserčních sekvencí a zachovávají si sekundární strukturu v rámci rodiny. Následně práce poskytuje přehled sekvenačních technologií a rozebírá stávající metody pro detekci repetic přímo ze sekvenačních dat, bez nutnosti procházejícího sestavení genomu. Je představen nový přístup pro detailní analýzu tandemových repetic. Tento přístup rozšiřuje základní analýzu nástroje RepeatExplorer, který detekuje a charakterizuje repetice přímo ze sekvenačních dat. Práce dále diskutuje aplikace detekce repetic v biologickém výzkumu zejména z pohledu srovnávacích studií repeatomu a evoluce pohlavních chromozomů. V závěrečné části práce poskytuje souhrn dosažených výsledků výzkumu v podobě čtyř článků publikovaných v mezinárodních časopisech, jejichž plné znění je dostupné v přílohách, a celkové shrnutí práce a možnosti budoucího výzkumu.
|
|
|
Karyotype evolution of cobweb spiders (Araneae: Theridiidae)
Večeřová, Hana ; Forman, Martin (advisor) ; Dolejš, Petr (referee)
Spiders (Araneae) are diversified order of the subphylum Chelicerata. Majority of the order belongs to group Entelegynae, as well as representatives of cobweb spider family (Theridiidae). Their noteworthy genus is Latrodectus, also known as "black widows". This thesis summarizes basic information about the genus, it's biology, phylogenetics and cytogenetics, with an overlap to genomics of cobweb spiders and their related species. Even though spiders' cytogenetics is an interesting field, particularly due to the occurance of unusual systems of sex chromosomes, some of the questions remain unanswered. A leading trend in entelegyne spiders is the reduction of diploid counts, where most mechanisms of the process remains unclear. Main aim of the thesis was to verify a potential of cobweb spiders as a model system for future studies of these changes. The genus Latrodectus may have potential because of showing suprisingly diverse karyotypes, which is unusual in Entelegynae. Despite their popularity, quality of karyotype data is poor and deserves to be revised. Nevertheless, the cosmopolitan L. geometricus is purposed as a keypart of promising model system for comparison of genome with modern cytogenomic approaches. Establishment of such model system could adress the questions about mechanism of karyotype...
|
|
|
Evolution of karyotype and sex chromosomes in African and American clades of theraphosid mygalomorph spiders
Turečková, Eva ; Forman, Martin (advisor) ; Šťáhlavský, František (referee)
The family Theraphosidae (tarantulas) are generally known of spiders, often keept as hobby pets. Despite their popularity, many aspect of tarantula biology are still omitted. This include also cytogenetic research. In order, to fill this gap I analysed chromosomal constitution in 13 species of tarantulas belonging to the different genera from Africa and south/central America. Data set in this thesis included, also, the tarantula with so far the best covered genome Acanthoscuria genicullata, and the iconic, giant spider Theraphosa stirmi. Conventional giemsa staining of male meiotic plates was accompanied with visualisation of major rRNA clusters using fluorescence in situ hybridization with 18S rDNA probe. Diploid counts ranges considerably from 31 (Ceratogyrus meridionalis) to 83 (Theraphosa stirmi). In some specimens presence of multivalents indicated a possibility of hybridization of different chromosomal races in a hobby lineages. Various types of differentiated sex chromosomes have been proven, including X0, X1X20 X1X2X30 systems. Interestingly, the diversity in karyotype features was not linked with diversity in major rDNA cluster number. Most of the species displayed one prominent locus located on autosomes. Two species exhibited polymorphism in the presence of one more additive smaller...
|
|
| |
|
|
Sex chromosome evolution in selected taxa of teleost fishes (Teleostei)
Pavlica, Tomáš ; Sember, Alexandr (advisor) ; Kratochvíl, Lukáš (referee)
Teleosts represent more than half of the extant vertebrate species. They show a wide range of mechanisms driving both sex determination and sex differentiation, including nine sex chromosome systems described to date. Teleost sex chromosomes are generally considered as evolutionarily young, therefore they are suitable for an analysis of the early stages of evolution of these unique genomic regions. The aim of the current thesis was to analyze the presence and degree of differentiation of sex chromosomes in two Nothobranchius killifish species and one Bunocephalus banjo catfish representative using conventional and molecular cytogenetic methods. Different populations of N. kadleci and N. furzeri analysed in this thesis shared anXY sex chromosome system. Despite the obvious heteromorphy of their sex chromosomes, comparative genome hybridization (CGH) did not show any region of differentiation. Analysis of synaptonemal complexes by immunostaining coupled with the mapping of 18S rDNA and telomeric repeats using fluorescent in situ hybridization (FISH) showed mainly standard pairing with the contribution of synaptic adjustment. Pachytene spreads of females from one N. furzeri population contained a small supernumerary chromosome which was not present in metaphases of studied somatic cells. Distribution...
|
|
|
Sex chromosomes of Nematocera
Ryšan, Tadeáš ; Volf, Petr (advisor) ; Šťáhlavský, František (referee)
The paraphyletic group Nematocera is highly diversified in both body morphology and life strategies. Based on sex chromosome morphology, it can be divided into four groups defined as early as the mid- 20th century. All these systems are based on the presence of the XY/XX sex chromosomes or the loss of the Y chromosome. The different groups are distinguished based on whether the chromosomes are differentiated, whether chiasmata are present and whether the Y chromosome is retained. However, later research has shown much higher sex chromosome diversity, mostly in groups with homomorphic gonosomes. Even though most representatives of this group do not have differentiated sex chromosomes, we find the recurrence of differentiated gonosomes and even the X1X2Y1Y2/ X1X1X2X2 and ZW/ZZ sex systems, which are less typical for Diptera. These findings suggest that the form of sex chromosomes in Diptera may not be as stable as previously thought. The recently discovered non- homology of gonosomes across the Diptera, including several representatives of Nematocera, supports this idea. Multiple independent gonosome formation could also explain the diversity of primary sex- determining factors in those groups where these factors are known. Key words: Nematocera, Phlebotomus, Lutzomyia, sex chromosomes, sex determination
|
|
|
Detection of repetitive sequences in genomes
Puterová, Janka ; Jedlička, Pavel (referee) ; Kléma, Jiří (referee) ; Zendulka, Jaroslav (advisor)
Repetitivní sekvence mohou tvořit významnou část genomu, v některých případech více než 80%, která však bývala vědci často přehlížena. Dnes je známo, že repetice mají v genomu různé funkce a rozdělují se na dvě hlavní skupiny: rozptýlené a tandemové repetice. Cílem této práce bylo vytvoření bioinformatických nástrojů pro detekci repetic, ať už přímo ze sekvenačních dat generovaných sekvenátory, nebo ze sestavených genomů. V úvodní části práce poskytuje náhled do problematiky a přehled typů repetic vyskytujících se v genomech. Dále se práce zabývá stávajícími přístupy a nástroji zaměřenými na identifikaci repetic přímo ze sestavených sekvencí. Hlavním přínosem do této oblasti bylo vytvoření nástroje digIS, který se zaměřuje na detekci inserčních sekvencí, které přestavují nejhojněji se vyskytující rozptýlené repetice u prokaryot. digIS je založen na principu profilových skrytých Markovových modelů zkonstruovaných pro katalytické domény transpozáz, které představují nejkonzervativnější část inserčních sekvencí a zachovávají si sekundární strukturu v rámci rodiny. Následně práce poskytuje přehled sekvenačních technologií a rozebírá stávající metody pro detekci repetic přímo ze sekvenačních dat, bez nutnosti procházejícího sestavení genomu. Je představen nový přístup pro detailní analýzu tandemových repetic. Tento přístup rozšiřuje základní analýzu nástroje RepeatExplorer, který detekuje a charakterizuje repetice přímo ze sekvenačních dat. Práce dále diskutuje aplikace detekce repetic v biologickém výzkumu zejména z pohledu srovnávacích studií repeatomu a evoluce pohlavních chromozomů. V závěrečné části práce poskytuje souhrn dosažených výsledků výzkumu v podobě čtyř článků publikovaných v mezinárodních časopisech, jejichž plné znění je dostupné v přílohách, a celkové shrnutí práce a možnosti budoucího výzkumu.
|
|
|
Evolution of karyotypes and sex determination in the turtle family Geoemydidae
Clemente, Lorenzo ; Rovatsos, Michail (advisor) ; Montiel Jimenez, Eugenia Elisabet (referee) ; Castiglia, Riccardo (referee)
(IN ENGLISH) The majority of studied turtles show temperature-dependent sex determination, but genotypic sex determination (i.e. presence of sex chromosomes) was identified sporadically. This thesis aims to investigate and expand our knowledge on the evolution of the karyotype and the sex determination in turtles, particularly focusing on the family Geoemydidae, a group of turtles with previously documented variability in sex determination systems. The presence of sex chromosomes was explored by a combination of conventional and molecular cytogenetic techniques for the analysis of karyotypes, distribution of constitutive heterochromatin (C-banding) and repetitive elements and comparative genome hybridization (FISH, CGH). In total, 49 species of turtles from nine different families were cytogenetically examined in this study. In the family Geoemydidae, a remarkable similarity in karyotypes was identified, consisting of 2n=52 chromosomes (which is suggested to be the ancestral diploid number for all turtles) and a similar topology of rDNA loci and telomeric repeats. Sharma et al. (1975) previously reported ZZ/ZW sex chromosomes in Pangshura smithii. However, in the analysis presented in this thesis, it is suggested a possible misidentification of these sex chromosomes due to erroneous pairing of...
|
|
|
Evolution of sex chromosomes and karyotypes in geckos (Squamata: Gekkota)
Koubová, Martina ; Kratochvíl, Lukáš (advisor) ; Choleva, Lukáš (referee)
Gekkota is species-rich and diverse group of squamate reptiles (Reptilia: Squamata) with almost global distribution. There were many hypothesis defined about the phylogeny of this group, traditionally based on morphological data. The essential reversal in phylogenetic relationships occurred with the entry of molecular analysis, whose differ in their conclusions from traditional approach fundamentally, even in positions of mayor lineages. This fact has an essential importance for the karyotype evolution study of this group. The ancestral state is considered as 2n=38 karyotype with all chromosomes acrocentric. In some species is this karyotype kept, in another there is apparent an influence of chromosome changes, mostly Robertsonian fusions and pericentric inversions. Diploid chromosome number is from 16 to 46, but the most common is 2n=38 karyotype of mostly acrocentric chromosomes, gradually decreasing in size. The interesting character of this group is extraordinary variability in sex determining mechanisms. We can find there species with temperature sex determination and also species with genotypic sex determination (both types XX/XY and ZZ/ZW). Sex chromosomes data are documented in only 17 species. Sex chromosomes differ rapidly in their morphology and their homology between sister taxa was not proved...
|
|
|
Molecular cztogenetic analysis of adaptive radiation in the gecko genus Paroedura (Squamata:Gekkota)
Koubová, Martina ; Kratochvíl, Lukáš (advisor) ; Šťáhlavský, František (referee)
Paroedura genus includes 17 described species endemic to Madagascar and the Comoros Islands, where they went through a significant adaptive radiation. The genus Paroedura is monophyletic and well supported hypothesis on phylogenetic relationships among its species was published. Species vary considerably in body size and morphology and in preferences for habitat, some species live in sympatry. The genus Paroedura belongs to cytogenetically poorly studied family Gekkonidae which exhibits high variability in modes of sex determination and in comparison with basal gecko lineages, also considerable variability in the chromosome number and morphology. Karyotypes of only two species of the genus (P. picta, P. sp.) have been published. The aim of my thesis was to describe karyotypes of both sexes in all available species of the genus using conventional and molecular cytogenetic methods, to perform the phylogenetic analysis of karyotype evolution and chromosomal rearrangements in the genus, to assess the role of these rearrangements in the speciation of the genus and to detect sex chromosomes. I acquired karyotypes of both sexes in nine species representing the most of major phylogenetic lineages of the genus. According to the results, species can be divided into three groups according to diploid...
|
guest ::
