Genetic Analysis of Cytosolic PGI in Festuca ovina
Författare
Summary, in Swedish
Popular Abstract in Swedish
Mitt försöksmaterial utgjordes av <i>Festuca ovina</i>, fårsvingel, som är ett mycket vanligt gräs och tillhör familjen Poaceae. Fårsvingel är en perenn korsbefruktare och spridd över den tempererade zonen i Euroasien och Nordamerika. Släktet <i>Festuca</i> är uppdelat i smalbladiga svinglar, dit fårsvingel hör, och bredbladiga svinglar. Släktet <i>Lolium</i>, dit rajgräsen hör, är en nära släkting till de bredbladiga svinglarna. Korsningar mellan olika arter inom <i>Festuca-Lolium</i> komplexet resulterar ofta i fertila hybrider. Min avhandling beskriver genetisk analys av variation i ett enzym, cytosoliskt fosfoglukos isomeras (PGI), i <i>F. ovina</i>. Undersökningen initierades sedan en studie av isozymvariation i <i>F. ovina</i> visat att några plantor hade mångbandade elektroforesmönster som inte kunde tolkas genetiskt. Kromosomanalys visade att plantorna inte var polyploida, som man kunde förvänta sig, utan diploida med det normala antalet kromosomer (2n = 14). Klassisk genetisk analys baserad på kontrollerade korsningar visade att en andra PGI-gen segregerade i sydsvenska populationer av <i>F. ovina</i>. Den andra genen (<i>PgiC2</i>) och den normala genen (<i>PgiC1</i>) nedärvdes oberoende av varandra, det vill säga de var inte belägna nära varandra på samma kromosom. Mina sekvensanalyser av PGI visade att de två generna var mycket olika. Dessutom visade det sig att <i>PgiC2</i> var mycket mer komplext än <i>PgiC1</i>, eftersom alla de tre varianter av <i>PgiC2</i> som undersökts bestod av två kopplade gener. I ett fall var båda dessa kopplade gener aktiva och resulterade i två olika enzym, medan i de två andra fallen den ena genen resulterade i ett icke-fungerande protein och sålunda utgjorde en så kallad pseudogen. Eftersom de två generna är så olika tyder resultaten på att <i>PgiC2</i> inte är en inomartsduplikation av <i>PgiC1</i>. Istället måste de ha skilts åt för länge sedan och kanske kan ursprunget spåras ända till bildandet av själva familjen svinglar. Utifrån mina resultat verkar det troligt att <i>PgiC2</i> etablerades i <i>F. ovina</i> genom en korsningshändelse som involverade ett gräs från en annan art inom <i>Festuca-Lolium</i> komplexet. Den gen i <i>F. ovina</i> som jag betecknat <i>PgiC2</i> skulle i detta perspektiv vara den normala <i>PgiC</i> genen i denna än så länge okända gräsart. Min avhandling beskriver sålunda ett fenomen som sällan diskuteras, nämligen möjligheten att en växt kan inkorporera gener från en annan art. Detta har betydelse inte bara för praktiska ändamål, som till exempel växtförädling, men också för evolutionära och systematiska undersökningar.
Mitt försöksmaterial utgjordes av <i>Festuca ovina</i>, fårsvingel, som är ett mycket vanligt gräs och tillhör familjen Poaceae. Fårsvingel är en perenn korsbefruktare och spridd över den tempererade zonen i Euroasien och Nordamerika. Släktet <i>Festuca</i> är uppdelat i smalbladiga svinglar, dit fårsvingel hör, och bredbladiga svinglar. Släktet <i>Lolium</i>, dit rajgräsen hör, är en nära släkting till de bredbladiga svinglarna. Korsningar mellan olika arter inom <i>Festuca-Lolium</i> komplexet resulterar ofta i fertila hybrider. Min avhandling beskriver genetisk analys av variation i ett enzym, cytosoliskt fosfoglukos isomeras (PGI), i <i>F. ovina</i>. Undersökningen initierades sedan en studie av isozymvariation i <i>F. ovina</i> visat att några plantor hade mångbandade elektroforesmönster som inte kunde tolkas genetiskt. Kromosomanalys visade att plantorna inte var polyploida, som man kunde förvänta sig, utan diploida med det normala antalet kromosomer (2n = 14). Klassisk genetisk analys baserad på kontrollerade korsningar visade att en andra PGI-gen segregerade i sydsvenska populationer av <i>F. ovina</i>. Den andra genen (<i>PgiC2</i>) och den normala genen (<i>PgiC1</i>) nedärvdes oberoende av varandra, det vill säga de var inte belägna nära varandra på samma kromosom. Mina sekvensanalyser av PGI visade att de två generna var mycket olika. Dessutom visade det sig att <i>PgiC2</i> var mycket mer komplext än <i>PgiC1</i>, eftersom alla de tre varianter av <i>PgiC2</i> som undersökts bestod av två kopplade gener. I ett fall var båda dessa kopplade gener aktiva och resulterade i två olika enzym, medan i de två andra fallen den ena genen resulterade i ett icke-fungerande protein och sålunda utgjorde en så kallad pseudogen. Eftersom de två generna är så olika tyder resultaten på att <i>PgiC2</i> inte är en inomartsduplikation av <i>PgiC1</i>. Istället måste de ha skilts åt för länge sedan och kanske kan ursprunget spåras ända till bildandet av själva familjen svinglar. Utifrån mina resultat verkar det troligt att <i>PgiC2</i> etablerades i <i>F. ovina</i> genom en korsningshändelse som involverade ett gräs från en annan art inom <i>Festuca-Lolium</i> komplexet. Den gen i <i>F. ovina</i> som jag betecknat <i>PgiC2</i> skulle i detta perspektiv vara den normala <i>PgiC</i> genen i denna än så länge okända gräsart. Min avhandling beskriver sålunda ett fenomen som sällan diskuteras, nämligen möjligheten att en växt kan inkorporera gener från en annan art. Detta har betydelse inte bara för praktiska ändamål, som till exempel växtförädling, men också för evolutionära och systematiska undersökningar.
Avdelning/ar
- MEMEG
- Evolutionary Genetics
Publiceringsår
2003
Språk
Engelska
Dokumenttyp
Doktorsavhandling
Förlag
Lena Ghatnekar, Dept. of Cell and Organism Biology, Lund University, Sweden,
Ämne
- Biological Sciences
Nyckelord
- Växtgenetik
- Plant genetics
- pseudogenes
- grasses
- cytosolic PGI
- introgression
- duplication
- Festuca ovina
Status
Published
Forskningsgrupp
- Evolutionary Genetics
Handledare
- [unknown] [unknown]
ISBN/ISSN/Övrigt
- ISBN: 91-85067-07-5
Försvarsdatum
29 november 2003
Försvarstid
10:00
Försvarsplats
Genetics building, Sölvegatan 29, Lund
Opponent
- Deborah Charlesworth (Professor)