Genetika a genomika rostlin

Vedoucí výzkumného programu: prof. Ing. Jaroslav Doležel, DrSc. a řešitelské pracoviště

Porozumění struktuře a funkci genomů rostlin patří k velkým výzvám současné biologie. Tento výzkum je motivovaný snahou odhalit molekulární procesy, které se podílely na evoluci různých životních forem a strategií na Zemi. Výsledky tohoto výzkumu mají významné praktické dopady a poskytují znalosti a nástroje pro šlechtění zemědělských plodin. Navrhovaný dílčí cíl zahrnuje čtyři komplementární směry výzkumu. První z nich poskytne nové poznatky o molekulární organizaci velkých genomů rostlin. Jako modelový objekt bude sloužit hexaploidní pšenice. Sekvenování genomu pšenice je jedním z nejambicióznějších projektů současné genomiky. Mezinárodní konsorcium pro sekvenování genomu pšenice zvolilo jako výchozí strategii chromosomovou genomiku vypracovanou Centrem strukturní a funkční genomiky. V rámci projektu budou sekvenovány chromosomy pšenice 4A, 3DS a 7DS. Anotované sekvence budou použity ke studiu evoluce genomu této plodiny a umožní mapování a klonování důležitých genů. Druhá oblast výzkumu bude zaměřena na analýzu evolučně konzervovaných chromosomových zlomů, které definují chromosomové bloky podílející se na evoluci karyotypu. Získané poznatky přispějí k charakterizaci oblastí genomu, které ovlivňují jeho evoluci. Praktické využití nových poznatků bude zahrnovat šlechtitelské programy, které využívají chromosomové introgrese a obecně mezidruhovou hybridizaci. Třetí směr výzkumu se zaměří na charakterizaci strukturních změn genomu u mezidruhových hybridů a polyploidů a bude využívat pšenici a Festulolium jako modelové objekty. Tento výzkum bude zahrnovat analýzu genové exprese rodičovských genomů a bude doprovázený popisem jejich epigenetického stavu. Výsledkem bude komplexní obraz změn genomů rostlin vyvolaných polyploidizací. Také odhalí způsob, jakým rodičovské genomy v polyploidních organismech kooperují. Čtvrtá oblast výzkumu bude zaměřena na organizaci genomu a jejím cílem bude odhalit, jak je DNA v chromatinu uspořádána. Bude také popsáno trojrozměrné uspořádání chromatinu v buněčných jádrech a identifikovány jaderné proteiny související s organizací chromatinu. Tyto výsledky přispějí k odhalení vztahu mezi strukturou chromatinu a regulací genové exprese.