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Titelaufnahme

Titel
Screening for protein targeting to starch mutants in natural potato variants through next generation sequencing / by Katharina Chvatal
VerfasserChvatal, Katharina
Betreuer / BetreuerinBürstmayr, Hermann ; Trognitz, Friederike
ErschienenVienna, 14.12.2016
UmfangIV, 120 Blätter : Illustrationen, Diagramme
HochschulschriftUniversität für Bodenkultur Wien, Univ., Masterarbeit, 2016
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (DE)Next Generation Sequencing, Stärke, Protein Targeting to Starch, Kartoffel, Erdäpfeln, amylosefreie Stärke, waxy Stärke, waxy Kartoffelstärke, natürliche Kartoffelmutanten, Einzelnukleotid-Polymorphismen, SNP
Schlagwörter (EN)Next Generation Sequencing, Starch, Protein targeting to starch, potato, Amylosefree starch, waxy starch, waxy potato starch, natural potato mutants, single nucleotide polymorphism, SNP
Schlagwörter (GND)Kartoffel / Amylose / Genanalyse
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-22247 Persistent Identifier (URN)
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Screening for protein targeting to starch mutants in natural potato variants through next generation sequencing [7.1 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Stärke ist die Hauptkohlenstoffreserve in höheren Pflanzen. Sie besteht aus zwei unterschiedlichen Glukoseeinheiten, der linearen Amylose und dem stark verzweigten Amylopektin. Der Amyloseanteil hat Einfluss auf die chemischen und physikalischen Eigenschaften der Stärke. Eine Veränderung des relativen Amyloseanteils ist von biotechnologischer Bedeutung. Wachsartige (Waxy) Stärken, amylosefreie Stärken, finden in der Industrie weite Verbreitung. Mehrere waxy Kartoffelsorten wurden bereits hergestellt, einerseits durch konventionelle Züchtung und andererseits durch Genmanipulation von Genen, die am Amylosestoffwechsel beteiligt sind. In dieser Arbeit wurde eine neue Strategie angewandt. Die natürliche genetische Diversität des "Protein Targeting to Starch" Gens (PTST), wurde im Kartoffelgenom untersucht. Besagtes Gen führte, falls nicht exprimiert, zu amylosefreier Stärke in Arabidopsis. Ziel dieser Arbeit war es Marker zu finden die, in Kombination mit markerunterstützter Selektion, für die Produktion von amylosefreien Kartoffelvarianten verwendet werden können. Hierzu wurden 96 Kartoffelproben mit Next Generation Sequenzierung mit dem Illumina MiSeq System sequenziert und die gefundenen Einzelnukleotid-Polymorphismen, Insertionen und Deletionen untersucht. Vier Einzelnukleotid-Polymorphismen wurden nachgewiesen zu Mutationen zu führen, die ein nicht funktionales PTST Gen verursachen. Bei der Verifizierung mittels Sanger-Sequenzierung einzelner Klone, konnten diese gefunden Einzelnukleotid-Polymorphismen nicht bestätigt werden. Unabhängig von diesem negativen Ergebnis ist die experimentelle Durchführung eine schnelle und einfache Methode, um die natürliche Varietät in einer hohen Anzahl an Proben zu untersuchen. Zukünftig können weitere Kartoffelvarianten auf ihr PTST Gen untersucht werden um die Forschung an erneuerbaren Rohmaterialien, in Form von Pflanzenstärke die ohne Genmanipulation produziert wurde, voranzutreiben.

Zusammenfassung (Englisch)

Starch, is the main carbohydrate reserve in higher plants and consists of two different glucose unites, the linear Amylose and the highly branched Amylopectin. Especially the amylose content has an impact on the starchs physical and chemical properties and a variation of its relative amounts is of biotechnological importance. Waxy starches, amylosefree starches, can be broadly used in industry. Several waxy potato (Solanum tuberosum) starches have been produced using both conventional breeding and genetic modification of genes participating in the amylose production pathway. In contrast to these strategies, with this thesis the potatoes natural genetic diversity of the newly detected gene Protein targeting to starch (PTST) is analysed within the potato genome. Named protein, if deficient, was found to lead to amylose-free starch in Arabidopsis. The aim was to develop markers for the production of an amylose-free potato variant by cross breeding in combination with marker-assisted selection. For this purpose the Protein targeting to starch gene of 96 random samples of Solanum tuberosum were sequenced via Next Generation Sequencing with the Illumina MiSeq and single nucleotide polymorphisms, inserts and deletions were analysed. Four single nucleotide polymorphisms were detected to lead to variations causing a deficient Protein targeting to starch gene. Unsatisfactorily during the verification, performed by Sanger sequencing and Sanger sequencing of single clones, none of these could be verified. Disregarding the negative result, it can be said that the experimental set up is a fast and easy method to detect the natural variety in a high amount of samples. In the course of further assignments, more potato varieties could be analysed for their natural variation in the PTST gene to promote research regarding renewable raw materials in reference to plant starch without need of genetic manipulation.