ГДС – Тематично направление 2
2. Подвижните генетични елементи като маркерна система за изучаване на геномната динамика при растенията
Подвижните генетични елементи (ПГЕ) или транспозони представляват геномни ДНК участъци, способни да се преместват от едно място на друго в генома на вида гостоприемник в рамките на процес наречен транспозиция. Транспозоните са обикновено представени в голям брой копия по цялото протежение на еукариотния геном. Освен това ПГЕ могат да бъдат активирани в отговор на стимули от околната среда (вкл. биотични и абиотични стресови фактори). Тези свойства обуславят възможността за използване на транспозоните като ефективни PCR-базирани мултилокусни маркери. В лабораторията успешно се прилагат маркерни системи базирани на транспозони като SSAP, REMAP, IRAP, iPBS, Transposon Display с цел изучаване на механизмите, обуславящи екологичното и еволюционно генетичното разнообразие при растенията и ролята на транспозоните в процесите на генетична дивергенция, адаптация и еволюция.
Схема на ретротранспозон-базирани методи SSAP, IRAP, REMAP и iPBS
а/ Генетични основи на микро и макроеволюцията при растенията
Транспозон-базираните методи са ефективни за изучаване на микро- и макроеволюционни промени при растенията. Подобни изследвания се провеждат нашата лаборатория за изучаване на генетичната дивергенция при в рамките на таксоните Hordeum и Triticum и изучаване на етапите на одомошняване и еволюция при тях.
Профили на одомошняване и еволюция при ечемика получени на базата на REMAP маркери
Начинът на размножаване е ключов биологичен фактор, влияещ върху генетичното разнообразие при живите организми както на ниво отделни индивиди, така и на популационно ниво и засяга параметри като ниво на хомозиготност, ектопична рекомбинация, генетичен дрейф и екологично разпространение. Едно от проведените изследвания касаеше установяване на връзка между начин на размножаване (самоопрашване/кръстосано опрашване) и еко-географско разположение на естествени популации на вида Arabidopsis lyrata и генетичното разнообразие по отношение на ПГЕ и тяхната е еволюция.
Връзка между начин на размножаване, генетично вариране и еволюция на ПГЕ при Аrabidopsis lyrata
Прочетете повече:
Bonchev G, Dušinský R, Hauptvogel P et al. (2019) On the diversity and origin of the barley complex agriocrithon inferred by iPBS transposon markers. Genet Res and Crop Evol, 66: 1573–1586. . https://doi.org/10.1007/s10722-019-00814-5
Bonchev G, Willi Y (2018) Accumulation of transposable elements in selfing populations of Arabidopsis lyrata supports the ectopic recombination model of transposon evolution. New Phytol., 219: 767-778. https://doi.org/10.1111/nph.15201
Bonchev G, Dusinský R, Hauptvogel P, Švec M (2017) Patterns of evolutionary trajectories and domestication history within the genus Hordeum assessed by REMAP markers. J Mol Evol, 84: 116-128. https://doi.org/10.1007/s00239-016-9779-z
б/ Геномна динамика на растителния геном в условия на абиотичен стрес
Транспозонни маркери се прилагат в лабораторията и за оценка на влиянието на абиотични стресови фактори като химични мутагени, йонизиращо облъчване, солеви стрес върху геномната стабилност при растенията като параметър за тяхната устойчивост.
TE-related genome dynamics in barley varieties (Devinya, Bozhin and IZ Bori) induced by different concentrations of NaCl assessed by different iPBS primers
Прочетете повече:
Georgieva M, Bonchev G, Zehirov G et al. (2021) Neonicotinoid insecticides exert diverse cytotoxic and genotoxic effects on cultivated sunflower. Envl Sci Poll Res, 28: 53193–53207, https://doi.org/10.1007/s11356-021-14497-y
в/ Генотипиране и характеризиране на растителни ресурси с приложение в селекционната практика
Прецизното идентифициране/разграничаване на растителни ресурси е от особено значение за селекционерите за осигуряване на ефективно генетично сертифициране на използвания селекционен материал. Методите за генетично молекулярно маркиране предлагат надеждна възможност в този аспект, особено що се касае детектирането на вътревидово генетично разнообразие (напр. между сортове, хибриди и при сомаклонално вариране). B лабораторията се прилагат транспозон-базирани маркерни методи за генетично профилиране при широк набор от растителни видове като пшеница, ечемик, царевица, слънчоглед и родствени видове.
Генетично отдиференцир ане на сортове ечемик (a) и представители от сем. Asteraceae и техни междуродови хибриди (б) с помощта на iPBS мркери
Прочетете повече:
Bonchev G, Vassilevska-Ivanova R (2020) Fingerprinting the genetic variation and intergeneric hybrid dynamics in the family Asteraceae (genera Helianthus, Echinaceae, Tagetes and Verbesina) using iPBS markers. Biologia, 75: 457–464 https://doi.org/10.2478/s11756-019-00363-3
Bonchev G, Shtereva L, Vassilevska-Ivanova R (2016) Retrotransposon-related genetic distance among inbred lines of sweet corn (Zea mays var. saccharata) and hybrid performance. Plant Genet Resour, 5: 1-9 https://doi.org/10.1017/S1479262116000411
