Mining and characterization of the candidate genes for distorted segregation in chromosome 4 of tomato

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Gonçalo Emanuel Elias da
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1822/74153
Resumo: Dissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em Plantas
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spelling Mining and characterization of the candidate genes for distorted segregation in chromosome 4 of tomatoCiências Naturais::Ciências BiológicasDissertação de mestrado em Biologia Molecular, Biotecnologia e Bioempreendedorismo em PlantasSolanum lycopersicum L. genetic variability was drastically diminished by successive genetic bottlenecks induced by the domestication process. The wild species of tomato, S. pimpinellifolium, is a small red-fruited plant native to Peru and is assumed as an ancestor species of the domesticated S. lycopersicum. One of the strategies to induce genetic variability to cultivated tomato is the development of introgression lines (ILs) containing a single segment of a donor wild genome in the genetic background of an elite tomato cultivar. In 2014, a genomic library of ILs that incorporates variability from the S. pimpinellifolium accession TO-937 in the genetic background of S. lycopersicum cultivar “Moneymaker” was developed. During the development of the IL collection, a region on the distal portion of chromosome 4 showed a segregation distortion (SD) favouring TO-937 alleles in detriment of “Moneymaker” alleles. Recently, the SD region was mapped to a 39Kb region of chromosome 4 containing seven gene annotations. The preliminary studies to assert gametic, post gametic and/or zygotic indicated that the SD was most probably caused by post-gametic or zygotic selection and it was a sex-independent phenomenon. The present study aims to characterize the genes included in the SD region and to propose a possible mechanism for the SD. Expression profile analysis by qRT-PCR and sequencing of genomic and transcriptomic sequences indicated a strong expression in the reproductive tissues of the two Heat-Shock Protein (HSP) genes contained in the SD region. Haplotyping of reciprocal and self-pollinating crosses between the SD haplotypes and “Moneymaker” gave new insights about the gametic and zygotic character of the SD. The analysis of natural sequence variations of the SD region revealed this region diverged in wild tomato accessions. Additionally, a reverse genetic approach was initated to assess if the HSPs are the cause of the SD using the GoldenBraid 3.0 standard assembly to create Agrobacterium-mediated transformation vectors, two CRISPR/Cas9 expression cassettes for the silencing of the HSP genes, and 3 expression cassettes.A variabilidade genética de Solanum lycopersicum L. foi drasticamente diminuída por sucessivos efeitos de gargalo genéticos induzidos pelo processo de domesticação. A espécie de tomate selvagem, S. pimpinellifolium, é uma pequena planta de frutos vermelhos nativas do Peru e é assumida como um ancestral do S. lycopersicum domesticado. Uma das estratégias para induzir variabilidade genética ao tomate cultivado é o desenvolvimento de linhas de introgressão (ILs - introgression lines) que contêm um único segmento do genoma selvagem no genoma de um cultivar de elite. Em 2014, foi desenvolvida uma biblioteca genómica de ILs que incorpora variabilidade da acessão TO-937 de S. pimpinellifolium no genoma do cultivar "Moneymaker" de S. lycopersicum. Durante o desenvolvimento da IL, uma região na porção distal do cromossoma 4 revelou uma segregação distorcida (SD) favorecendo os alelos TO-937 em detrimento dos alelos "Moneymaker". Recentemente, a região SD foi mapeada para uma região de 39Kb do cromossoma 4 contendo sete genes. Os estudos preliminares para afirmar o caracter gamético, pós-gamético e/ou zigótico indicaram que a SD provavelmente é causada pela seleção pósgamética ou zigótica e é um fenómeno independente do sexo. O presente estudo tem como objetivo a caracterização dos genes incluídos na região SD e um possível mecanismo de SD. A análise de perfil de expressão por qRT-PCR e sequenciação do genoma e transcriptoma indicou uma elevada expressão em tecidos reprodutores de dois genes contidos na região genómica da SD que codificam Heat-Shock Proteins (HSP). Haplotipagem de cruzamentos recíprocos e autocruzamentos entre os haplótipos de SD e "Moneymaker" revelou novas pistas acerca do caráter gamético e zigótico da SD. A análise da variação natural da região SD revelou uma significativa diversidade em acessões de tomate selvagem. Além disso, usando o sistema de clonagem GoldenBraid 3.0 para criar vetores de transformação mediada por Agrobacterium, duas cassetes de expressão CRISPR / Cas9 para o silenciamento dos genes HSP e 3 cassetes de expressão para foram desenvolvidas para futura aplicação.Richart, Antonio GranellLino-Neto, T.Universidade do MinhoSilva, Gonçalo Emanuel Elias da20172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1822/74153eng201909189info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2023-07-21T11:58:25Zoai:repositorium.sdum.uminho.pt:1822/74153Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-19T18:48:07.606781Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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