Тема: Экспрессия генов у сосны сибирской кедровой (Pinus sibirica Du Tour.) и сосны обыкновенной (Pinus sylvestris Ledeb.) с аномальным морфогенезом кроны
Характеристики работы
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
📋 Содержание
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 7
1. Аномальный морфогенез кроны у сосновых 7
1.1. Паразитарные ВМ 7
1.2. Непаразитарные ВМ 8
МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ 12
1. Получение данных 12
2. Фильтрация прочтений 13
3. Получение и модификации транскриптомных сборок 15
4. Экспрессия генов 17
5. Поиск однонуклеотидных полиморфизмов (ОНП) 19
РЕЗУЛЬТАТЫ 21
1. Транскриптомные сборки 21
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 28
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 30
📖 Введение
Цель работы — поиск дифференциально экспрессируемых генов и нуклеотидных замен, потенциально связанных с аномальным морфогенезом кроны у сосны сибирской и сосны обыкновенной. Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• получить транскриптомные сборки сосны сибирской кедровой и сосны обыкновенной;
• выявить гены с различиями в уровне экспрессии между исследуемыми образцами и описать закономерности взаимодействия таких генов;
• провести поиск точечных мутаций, коротких вставок и делеций, которые могут привести к отклонениям в процессе морфогенеза.
В настоящее время селекция хвойных пород в России осуществляется по нескольким направлениям: на быстроту роста и продуктивности лиственницы, ели, сосны, пихты и можжевельника; на смолопродуктивность сосны; на урожайность кедровых сосен; на резонансную способность (звуковые качества) древесины ели; на декоративность и устойчивость к промышленным выбросам сосны, ели, лиственницы, пихты, можжевельника, тсуги и др.
Перспективный и многообещающий путь — поиск соматических мутаций у хвойных. Характерные признаки ВМ, замедленный рост и обильное ветвление не являются полезными для селекции хвойных как источника древесины, но фенотип ВМ привлекателен для селекции на урожайность. Так как кедровые сосны являются одним их важнейших орехоплодных видов, актуальна их селекция на низкорослость и скороплодность. ВМ незаменимы как исходный генетический материал для таких селекционных программ, ведь некоторые такие деревья обладают ценными признаками: высокой жизнеспособностью, замедленным апикальным ростом, скороплодностью, обильным плодоношением и нормальным качеством шишек. Многообразие форм «ведьминых метел» дает селекционерам большие возможности для выведения различных декоративных сортов хвойных, которые успешно выращиваются в ботанических садах и используются в ландшафтном дизайне.
Исследователи отмечают важность понимания механизмов образования мутационных ВМ для дальнейшей селекции и формирования банка клонов, однако уровень изученности мутационных «ведьминых метел» до сих пор остается крайне низким.
Кроме того, апикальное доминирование является характерной чертой деревьев и изучение механизмов его определяющих является фундаментальной биологической проблемой. В связи с этим ВМ являются прекрасной моделью для изучения этих механизмов.
В данной работе помимо установления структуры различий между нормальной кроной (НК) и ВМ, а также структуры разнообразия последних, с помощью оценки дифференциальной экспрессии генов в парах ВМ/НК была предпринята попытка установить, в какой функциональной части генома произошло нарушение, приводящее к формированию ВМ. Секвенирование транскриптома дает наиболее полную информацию о содержании транскриптов в клетках. Белки, синтезирующиеся благодаря РНК, отвечают за формирование признаков анатомии и физиологии организма, поэтому расшифровка транскриптома является первым ключевым шагом к пониманию природы мутационных ВМ.
Для исследования в качестве объектов были выбраны клоны двух видов, ВМ которых существенно различаются между собой — сосна сибирская кедровая и сосна обыкновенная. Возможно, в формировании фенотипа ВМ у этих видов могут быть задействованы разные, хотя и подобные по проявлению механизмы. Сравнительный анализ дифференциальной экспрессии генов может показать, произошли ли изменения на одном участке генома, или же это соматическая мутация имеет однотипную природу.
✅ Заключение
В транскриптоме сосны обыкновенной найдено 7 генов с различиями в уровне экспрессии между образцами ВМ и НК, два с пониженным уровнем экспрессии и 5 с повышенным. Была проведена структурная и функциональная аннотация этих генов, выявлены гены, ответственные за формирование ответа на патогенную инвазию.
В транскриптоме сосны сибирской кедровой было обнаружено 10 дифференциально экспрессирующихся генов, 6 с повышенным уровнем экспрессии и 4 с пониженным. Достоверно определить функции этих генов не удалось.
В образцах ВМ сосны сибирской кедровой обнаружено 5 однонуклеотидных полиморфизмов, потенциально ответственных за формирование аномальных фенотипических признаков. Из них четыре находятся в кодирующих регионах и вызывают несинонимичные замены, приводящие к изменению аминокислотного состава белка.
Проделанная работа является частью проекта ««Ведьмины метлы» мутационного происхождения у российских видов Pinus:характер разнообразия и молекулярно -генетическая природа» Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН (руководитель с.н.с., к.б.н. Е. А. Жук, соруководитель проф. К. В. Крутовский), финансируемого Российским Фондом Фундаментальных Исследований (РФФИ) в рамках Программы инициативных проектов (грант № 16-04-00440).
Магистерская диссертация выполнена в лаборатории лесной геномики СФУ и базовой кафедры защиты и современных технологий мониторинга лесов (зав. каф. д.б.н. И. Е. Ямских) в рамках проекта «Геномные исследования основных бореальных лесообразующих хвойных видов и их наиболее опасных патогенов в Российской Федерации», руководимого проф. К. В. Крутовским и финансируемого Правительством РФ (договор №14.Y26.31.0004).
Автор выражает искреннюю благодарность Н. В. Орешковой за пробоподготовку и секвенирование, Д. А. Кузьмину и В. В. Шарову за помощь в сборке транскриптома, Ю. А. Путинцевой, М. Г. Садовскому и К. В. Крутовскому за помощь в компьютерном анализе, за идею исследования и общее руководство на всех этапах работы. Также автор выражает благодарность всем членам лаборатории лесной геномики за участие в обсуждении работы, помощь и ценные советы.



