Advanced

A proteomic study of cold stressed crown tissue from oat

Carlsson, Karin LU (2014) KEMR13 20141
Department of Chemistry
Abstract
The aim of this project was to answer the question “Which proteins are responsible for cold tolerance in crown samples from oat?” Proteins were extracted from cold treated oat crown samples, purified with gel electrophoresis, trypsinated through in-gel digestion and identified in LTQ orbitrap mass spectrometer. Data interpretation involved analysis of found proteins according to functional annotation and significance for cold treatment. Optimization procedure of protein extraction and trypsination increased the average protein concentration from 3.8*103 to 2.8*104μg/ml, decreased the contamination, and thereby increased the detection quality in mass spectrometry. Data interpretation found 136 proteins that varied significantly over time of... (More)
The aim of this project was to answer the question “Which proteins are responsible for cold tolerance in crown samples from oat?” Proteins were extracted from cold treated oat crown samples, purified with gel electrophoresis, trypsinated through in-gel digestion and identified in LTQ orbitrap mass spectrometer. Data interpretation involved analysis of found proteins according to functional annotation and significance for cold treatment. Optimization procedure of protein extraction and trypsination increased the average protein concentration from 3.8*103 to 2.8*104μg/ml, decreased the contamination, and thereby increased the detection quality in mass spectrometry. Data interpretation found 136 proteins that varied significantly over time of cold induction in the cold-hardy oat lines LPWH and Win/Nor, 105 proteins in intermediate-cold-hardy oat lines CIAV and Gerald and 193 proteins in non-cold-hardy oat lines Belinda and Stork. When 88 cold genes annotated from proteins in hardy oat lines were compared with a list of 164 known cold induced genes, none of the gene overlapped. This means that new cold-associated proteins may have found in this project that had not been studied before. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
En studie över havres köldtoleranta proteiner
När vintern kommer får djur och människor tjockare päls eller byter till varmare kläder. Det kan inte växter göra! De måste anpassa sig genom att ändra vilka molekyler som uttrycks. Proteiner är en slags molekyl som kan göra växter mer motståndskraftiga mot kylan.
Havre kan anpassa sig till kallt klimat, men olika sorter är mer eller mindre köldtåliga. Vissa havrelinjer kan klara en mild svensk vinter medan andra måste planteras på våren för att överleva. Det här projektet studerar vilka proteiner som uttrycks i både vinterhärdiga och mindre vinterhärdiga havrelinjer. Förhoppningen är att på sikt skapa en köldtålig svensk havresort.
Generellt kan man säga att växter drar upp näring och... (More)
En studie över havres köldtoleranta proteiner
När vintern kommer får djur och människor tjockare päls eller byter till varmare kläder. Det kan inte växter göra! De måste anpassa sig genom att ändra vilka molekyler som uttrycks. Proteiner är en slags molekyl som kan göra växter mer motståndskraftiga mot kylan.
Havre kan anpassa sig till kallt klimat, men olika sorter är mer eller mindre köldtåliga. Vissa havrelinjer kan klara en mild svensk vinter medan andra måste planteras på våren för att överleva. Det här projektet studerar vilka proteiner som uttrycks i både vinterhärdiga och mindre vinterhärdiga havrelinjer. Förhoppningen är att på sikt skapa en köldtålig svensk havresort.
Generellt kan man säga att växter drar upp näring och vatten genom sina rötter för transport till de övriga delarna. Bladen får vatten genom rötterna och använder solljus och koldioxid för att skapa socker. Genom näringsämnen i jorden, vatten och solljus får växten allting den behöver för att klara sig. När vintern kommer sjunker temperaturen och det blir svårare att överleva. Mer solenergi fångas upp av bladen än vad som kan omvandlas till socker. Överskottsenergin omvandlas till farliga molekyler. Dessa molekyler kan förstöra solfångarsystemet i växten. De kan också angripa cellväggarna och få dem att läcka.
Havre har en speciell taktik för att klara vintern. När temperaturen sjunker vissnar växten ner och bara en liten underjordisk del överlever. Denna del kallar för kronan och från den kan hela växten återskapas när våren kommer.
När temperaturen sjunker ännu mer kan marken frysa och is bildas på växtvävnader som kronan. Isen drar ut vatten från växtens celler. Det gör att cellerna krymper ihop. De krympande cellerna kan få en annorlunda struktur och har svårt att återfå sin normala storlek. När isen smälter suger cellerna åt sig vatten igen, men kan inte växa och går istället sönder. Vissa växter kan anpassa sig till ett kallt klimat, andra klarar inte omställningen.
En havrelinje som kan anpassar sig till kyla kan använda sig av speciella proteiner. Proteiner som stabiliserar cellväggen så att de inte krymper av is. Proteiner som förhindrar att is bildas på växtens vävnader. Dessa proteiner har studerats under projektet och dessa proteiner kan användas för att skapa en svensk vinterhärdig havresort.

Det här var projektet:
* Proteiner utvanns från nerkylda havreplantor, renades från andra ämnen och identifierades
* Protein-uppreningsprocessen optimiserades för att få fler och renare proteiner
* Renade proteiner analyserades för att förstå deras biologiska inverkan i köldtolerans

Slutsatser:
* Optimiseringen gav högre proteinkoncentrationer och fler proteiner som kunde identifieras
* Proteinerna i de köldhärdigaste havrelinjerna jämfördes med tidigare forskning och ingen av de hittade proteinerna hade kopplats till köldtålighet tidigare. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Carlsson, Karin LU
supervisor
organization
course
KEMR13 20141
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
biokemi, biochemistry
language
English
id
4643648
date added to LUP
2014-09-12 16:38:25
date last changed
2014-09-12 16:38:25
@misc{4643648,
  abstract     = {The aim of this project was to answer the question “Which proteins are responsible for cold tolerance in crown samples from oat?” Proteins were extracted from cold treated oat crown samples, purified with gel electrophoresis, trypsinated through in-gel digestion and identified in LTQ orbitrap mass spectrometer. Data interpretation involved analysis of found proteins according to functional annotation and significance for cold treatment. Optimization procedure of protein extraction and trypsination increased the average protein concentration from 3.8*103 to 2.8*104μg/ml, decreased the contamination, and thereby increased the detection quality in mass spectrometry. Data interpretation found 136 proteins that varied significantly over time of cold induction in the cold-hardy oat lines LPWH and Win/Nor, 105 proteins in intermediate-cold-hardy oat lines CIAV and Gerald and 193 proteins in non-cold-hardy oat lines Belinda and Stork. When 88 cold genes annotated from proteins in hardy oat lines were compared with a list of 164 known cold induced genes, none of the gene overlapped. This means that new cold-associated proteins may have found in this project that had not been studied before.},
  author       = {Carlsson, Karin},
  keyword      = {biokemi,biochemistry},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {A proteomic study of cold stressed crown tissue from oat},
  year         = {2014},
}