Plant breeding (Council of Complex Environmental Sciences)
100 %
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Department of Genetic Resources (Centre for Agricultural Research)
Participants
Lángné dr. Molnár, Márta Molnár, István Sepsi, Adél
Starting date
2007-07-01
Closing date
2012-06-30
Funding (in million HUF)
15.220
FTE (full time equivalent)
3.11
state
closed project
Summary in Hungarian
A fluoreszcens in situ hibridizáció olyan technikai fejlettséget ért el napjainkra, hogy egyes alternatív módjainak alkalmazása lehetőséget teremt különböző molekuláris markerek fizikai térképezésére, illetve transzgének adott kromoszómákon történt pontos lokalizációja és kópiaszámának meghatározására. A modern növénynemesítés számára elengedhetetlen fontosságú a módszer felhasználása, hiszen az intenzív nemesítés hatékony ellenőrző rendszert kíván. Szükséges a nemesítési és genetikai alapanyagokban a beépült DNS szegmentumok és gének precíz, gyors és megbízható nyomon követése. Erre kiválóan alkalmas módszerek a pachytén-FISH és a fiber-FISH. Pályázatunk célja a pachytén-FISH adaptálása laboratóriumunkban, amelyet a fiber-FISH technikával kombinálva a termesztett búza diploid donor genomok (Triticum monococcum, Aegilops speltoides és Aegilops tauschii) 5-ös homeológ kromoszóma csoportjainak részletes molekuláris citogenetikai elemzésére kívánunk felhasználni. A kísérletekkel megoldjuk egyes molekuláris markerek (elsősorban rizsből, valamint az A és D genomból származó BAC klónok) fizikai térképezését és információt kapunk az egyes kromoszómakarokon létrejött esetleges genetikai átrendeződésekről. Az AA, BB és DD genomokkal rendelkező fajok alkalmazásával, valamint a rizs genomból származó BAC klónok térképezésével a termesztett búza és a rizs között fennálló homeológiáról is információhoz juthatunk.
Summary
The technical development of in situ hybridization makes the method suitable for the physical mapping of different molecular clones, and for the localization and copy-number determination of transgenes along the chromosomes. A modern, intensive plant breeding program requires an efficient control system, so the application of alternative in situ hybridization techniques is essential. The exact, efficient and reliable monitoring of the presence of the integrated DNA segments in various breeding and genetic materials is also necessary. The most suitable methods are pachytene-FISH and fibre-FISH. The aim of the proposal is to adopt the pachytene-FISH in our laboratory, and combine it with the fibre-FISH technique. The two methods will be used for detailed molecular cytogenetic analysis of the 5th homeologous group in the diploid donor genomes of wheat (Triticum monococcum, Aegilops speltoides and Aegilops tauschii). Physical maps of molecular genetic clones (BAC clones produced from rice and the AA and DD genomes) will be made available and it is hoped that genetic rearrangements will be detectable on various chromosome arms. The results will provide new information on the homeology between the wheat and rice genomes through the use of diploid AA, BB and DD genomes and BAC clones produced from the rice genome.
Final report
Results in Hungarian
A fluoreszcensz in situ hibridizáció (FISH) lehetővé teszi számunkra, hogy adott DNS szekvenciákat közvetlenül a sejten belül, a kromoszómákon mutassunk ki, illetve azonosítsunk. Nagy felbontású citogenetikai térképek elkészítésére legalkalmasabb technika a pachytén-FISH. Pályázatunk során legfontosabb célunk volt a pachytén-FISH adaptálása a martonvásári Génmegőrzés és Organikus Nemesítés Osztály Molekuláris Citogenetika Laboratóriumában. A termesztett búza diploid őseinek több mint tíz genotípusát folyamatosan szaporítottuk, majd az izolált portokokat használtuk a pachytén-FISH kísérletekhez, sorozatos előkezelést követően. Genomikus in situ hibridizáció (GISH) segítségével az egymástól eltérő genomok DNS-e jól megkülönböztethető. A módszer alkalmazásával pontosan azonosítható és nyomon követhető volt egy Lolium×Festuca hibrid sejtjeiben a meiotikus pachytén fázis. Sikerrel oldottuk meg a pachytén-FISH módszerének adaptálását a termesztett búza diploid ősein. A technika tesztelése során, egyedi DNS szekvenciákat mutattunk ki egyes diploid genomok pachytén kromoszómáin (pl. Dx5 gén). Megkezdtük a termesztett búza modell növénye, a Brachypodium distachyon genomból származó DNS klónok fizikai térképezését a búza diploid donor genomjainak pachytén fázisban lévő kromoszómáin.
A pályázat során végzett kísérletek hozzájárulhatnak a hexpaloid búza genom szekvencia adatainak pontos fizikai térképezéséhez és kromoszómális azonosításához.
Results in English
Fluorescence in situ hybridization technique (FISH) makes it possible to detect and identify certain DNA sequences directly in the cell and along the chromosomes. The most suitable method for producing high resolution cytogenetic maps is pachytene-FISH. The main goal of the project was to implement pachytene-FISH technology in the Department of Plant Genetic Resources and Organic Breeding, Martonvásár. More than 10 accessions of the diploid donor genome of bread wheat were increased and the isolated anthers were used after different pre-treatments for pachytene-FISH experiments. Based on genomic in situ hybridization (GISH) genomes with different origin can be distinguished unequivocally. GISH technique was used to follow and analyze I. meiotic pachytene phase in a Lolium×Festuca hybrid. The pachytene-FISH method was successfully adapted to the diploid donor genome of bread wheat. During testing the pachytene-FISH method, several single copy DNA sequences (Dx5 etc.) were detected in diploid wheat chromosomes. Physical mapping of DNA clones from the model organism of bread wheat, Brachypodium distachyon has been started in the pachytene chromosomes of the diploid donor genome of hexaploid wheat.
The adaptation of the pachytene-FISH and our results could redound the fine physical mapping and chromosomal analysis of sequence data of hexaploid wheat.
A J Lukaszewski, D Kopecky , G Linc: Inversions of chromosome arms 4AL and 2BS in wheat invert the patterns of chiasma distribution., Chromosoma, 121:201–208, 2012
G. Linc A. Sepsi M. Molnár-Láng: A FISH Karyotype to Study Chromosome Polymorphisms for the Elytrigia elongata E Genome, Cytogenetic and Genome Research, 136:138-144, 2012
Molnar I Benavente E Molnar-Lang M: Detection of intergenomic chromosome rearrangements in irradiated Triticum aestivum-Aegilops biuncialis amphiploids by multicolour genomic in situ hybridization, Genome, 52: 156-165, 2009
M. Molnár-Láng, K. Kruppa, A. Cseh, J. Bucsi, and G. Linc.: Identification and phenotypic description of new wheat – six-rowed winter barley disomic additions, Genome, 55: 302–311, 2012
G. Linc, M. Molnár-Láng: High resolution molecular cytogenetic techniques in plants: pachytene- and fibre-FISH, Acta Agronomica Hungarica, in press, 2012
Linc G.: A pachytén- és fiber-FISH alkalmazásának lehetőségei egyes Triticeae fajokon, XVII. Növénynemsítési Tudományos Napok, 2011. április 27. Budapest, pp 47., 2011
Linc G, Sepsi A, Molnár-Láng M.: Molecular cytogenetic characterization of the wheat Agropyron elongatum disomic and ditelosomic addition lines., In: Dzyubenko, N.I. (ed) Proc. 8th International Wheat Conference. 1-4 June 2010. St. Petersburg, Russia, N.I. Vavilov Research Institute of Plant Industry, (VIR), St. Pe, 2010
Sepsi A, Molnár I, Szalay D, Molnár-Láng M: Molecular cytogenetic analysis of the wheat-Agropyron elongatum partial amphiploid BE-1, Acta Biologica Szegediensis, 52: 139-141, 2008
Schneider A, Molnar I, Molnar-Lang M: Incorporation of Aegilops biuncialis chromosomes into wheat and their identification using fluorescent in situ hybridization, Acta Biologica Szegediensis, 52: 133-137, 2008
Németh AV.,LincG., Lángné MM., Dudits D.: A Salix viminalis L. molekuláris citogenetikai elemzése fluoreszcens in situ hibridizációval, XVIII. Növénynemesítési Tudományos napok, 2012. március 6. Budapest, pp 112., 2012
Events of the project
2009-04-03 09:19:49
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Növényi Sejtbiológiai Osztály (MTA Mezőgazdasági Kutatóintézete), Új kutatóhely: Génmegőrzési és Organikus Nemesítési Osztály (MTA Mezőgazdasági Kutatóintézete).
