Helsingin yliopisto

 

Helsingin yliopiston verkkojulkaisut

University of Helsinki, Helsinki 2006

The Gerbera cDNA Microarray: A Tool for Large-Scale Identification of Genes Involved in Flower Development

Roosa Laitinen

Doctoral dissertation, November 2006.
University of Helsinki, Faculty of Biosciences, Department of Biological and Environmental Sciences and University of Helsinki,Department of Applied Biology.

Tässä väitöskirjatyössä etsittiin gerberan kukankehitykseen vaikuttavia geenejä mikrosirumenetelmän avulla. Mikrosiru on työkalu, jonka avulla on mahdollista tarkastella tuhansien geenien ilmenemistä samanaikaisesti. Työn ensimmäisessä vaiheessa rakennettiin mykerökukkaisen gerberan (Gerbera hybrida) mikrosiru käyttäen materiaalina gerberan EST kirjastoja. Gerberan yhdeksästä cDNA kirjastosta sekvensoitiin yhteensä noin 17 000 sekvenssiä. Sekvensseistä 9000 oli erilaista ja ne painettiin mikroskooppilasille. Näin saatua mikrosirua käytettiin kukankehityksen tutkimuksessa.

Gerberan EST-sekvenssien vertailu muiden lajien kanssa paljasti, että 20 % EST:stä oli ominaisia gerberalle ja 373 auringonkukan sukuisten kasvien heimolle, johon gerberakin kuuluu. Gerberan kukinnon ja kukankehityksessä on piirteitä, jotka tekevät siitä ainutlaatuisen mallikasvin kukankehityksen tutkimuksessa. Gerberan kukinto koostuu kolmesta kukkatyypistä: laita-, väli- ja kehräkukista. Niiden kaikkien kehitys alkaa samalla tavoin, mutta ne eriytyvät myöhemmin morfologisesti. Laita- ja välikukat ovat emikukkia, kun taas kooltaan pienimpiin kehräkukkiin kehittyvät sekä heteet että emit. Sukupuolen ja koon lisäksi kukkatyypit eroavat toisistaan symmetrian ja värityksen suhteen. Väli- tai laitakukat ovat peilikuvasymmetrisempiä kuin kehräkukat, jotka ovat enemmän säteittäissymmetrisiä. Laitakukat ovat usein värikkäitä houkutellakseen pölyttäjiä kukan keskiosaan, jossa siitepöly sijaitsee.

Mikrosiru todettiin toimivaksi ja luotettavaksi työkaluksi, ja sitä käytettiin kahden biologisen kysymyksen tarkasteluun. Ensin mikrosirun avulla selvitettiin geenien ilmenemisen eroavaisuuksia gerberan laita- ja kehräkukkien välillä. Kukkatyyppien erilaistuminen on prosessi, jota ei ole mahdollista lähestyä tavallisten mallikasvien avulla, sillä niiden kukinnoissa on vain yhdenlaisia kukkia. Kokeen avulla saatiin tietoa laita- ja kehräkukkien ensimmäisten vaiheiden morfologisen kehityksen lisäksi siitä, kuinka niiden kehitystä säädellään geenitasolla. Mielenkiintoisin löytö oli kukkaelinten identiteettejä säätelevien MADS-box geenien erilainen ilmeneminen eri kukkatyypeissä. Tämä viittaa siihen, että kukkatyypeissä on niille ominaisia säätelyproteiinikomplekseja, jotka vaikuttavat laita-ja kehräkukkien erilaistumiseen.

Mikrosirua hyödynnettiin myös teriönkehitykseen liittyvien geenien tunnistamisessa. Gerberan laitakukkien teriöt ovat kooltaan suuria, mikä mahdollistaa niiden käytön mallina kukkaelinten erilaistumiselle. Mikrosiruanalyysi paljasti muun muassa sen, että teriönkehityksessä on selkeä vaihe, jolloin solut eivät jakaudu eivätkä laajene. Pystyimme tunnistamaan geenejä, jotka olivat ominaisia tietyille kehitysvaiheille sekä ennustamaan geenejä, jotka liittyvät eri teriönkehityksen vaiheisiin, kuten esimerkiksi kukan aukeamiseen.

Mikrosiruanalyysin tulokset synnyttävät hypoteeseja, joihin voidaan vastata perinteisillä molekyylibiologisilla työkaluilla. Mikrosirutietokantoja on mahdollista käyttää tietyn geenin ilmenemistiedon louhimiseen. Lisäksi mikrosirutietokannoista voi etsiä tiettyihin prosesseihin tai fysiologisiin ilmiöihin liittyviä merkkigeenejä. Tässä väitöskirjassa esitetyt tulokset ovat saatavissa OpenSputnik EST-tietokannasta (http://sputnik.btk.fi) ja ArrayExpress-tietokannasta (www.abi.ac.uk/arrayexpress).

Julkaisun nimiösivu

This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

© University of Helsinki 2006

Last updated 09.10.2006

Yhteystiedot, Contact information E-thesis Helsingin yliopisto, University of Helsinki