Advanced

Is it possible to find a method that shows a correspondence between a known mutation and the phenotype in barley wax less mutants?

Kjellén, Lovisa (2016) MOBK01 20152
Degree Projects in Molecular Biology
Abstract
The wax on the stem and leafs of the barley (Hordeum vulgare L.) plant has a protective function and is produced by the cells on the plant's outer surfaces. There are several available barley mutants where the wax production has been stopped. Four mutants are the single-site mutants cer-c.36, cer-q.42, ceru. 21 and the deletion mutant cer-cqu.724. We phenotyped 636 barley plants and collected leaf samples from all of them for DNA extraction. We used PCR with pre-designed primers to confirm that DNA had been extracted from all plants. Since the mutations in cer-c.36, cer-q.42 and cer-u.21 are already known we tried to identify the mutant plants by using restriction enzymes to cleave a PCR product on the mutant site. Then we designed... (More)
The wax on the stem and leafs of the barley (Hordeum vulgare L.) plant has a protective function and is produced by the cells on the plant's outer surfaces. There are several available barley mutants where the wax production has been stopped. Four mutants are the single-site mutants cer-c.36, cer-q.42, ceru. 21 and the deletion mutant cer-cqu.724. We phenotyped 636 barley plants and collected leaf samples from all of them for DNA extraction. We used PCR with pre-designed primers to confirm that DNA had been extracted from all plants. Since the mutations in cer-c.36, cer-q.42 and cer-u.21 are already known we tried to identify the mutant plants by using restriction enzymes to cleave a PCR product on the mutant site. Then we designed specific nucleotide primers for PCR that only amplifies a region of either mutated plants or the wild type plants. This method gave some interesting results for the wild type cer-u.21 mutant. Finally, we looked at the triple mutant cer-cqu.724 and since it had not been sequenced yet we used primers for cer-c.36 and cer-u.21 to try to amplify the wild type DNA and then confirm the results by amplifying a separate sequence in the barley genome to make sure that there is DNA extracted from all plants. In the end we only obtained a result for the cer-u.21 wild typeHowever, it should be possible to get results for the other mutants if the PRC program is optimized. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Ju varmare väder desto mer kläder - Hur man föder jordens befolkning

Vår planet ökar stadigt i befolkning samtidigt som klimatet blir varmare och skördarna sämre. När de fattiga bönderna inte kan överleva på sina grödor flyr de in i överbefolkade städer utan möjlighet till nya jobb. Fattigdom och svält är ett av de största hotet mot mänskligheten. Terrorgrupper rekryterar framgångsrikt bland den hunger, maktlöshet och brist på en positiv framtidstro som sprids i den globala uppvärmningens fotspår.

Hur ska vi då lyckas odla och producera mat i framtiden? Vi behöver grödor som klarar av att växa i ett hett och torrt klimat och forskare försöker nu lösa detta genom att hitta användbara egenskaper hos växter som klarar av att överleva... (More)
Ju varmare väder desto mer kläder - Hur man föder jordens befolkning

Vår planet ökar stadigt i befolkning samtidigt som klimatet blir varmare och skördarna sämre. När de fattiga bönderna inte kan överleva på sina grödor flyr de in i överbefolkade städer utan möjlighet till nya jobb. Fattigdom och svält är ett av de största hotet mot mänskligheten. Terrorgrupper rekryterar framgångsrikt bland den hunger, maktlöshet och brist på en positiv framtidstro som sprids i den globala uppvärmningens fotspår.

Hur ska vi då lyckas odla och producera mat i framtiden? Vi behöver grödor som klarar av att växa i ett hett och torrt klimat och forskare försöker nu lösa detta genom att hitta användbara egenskaper hos växter som klarar av att överleva med en minimal vattentillgång. En sådan egenskap är ett lager av vax på grödornas stam och stjälkar. Vaxet ser ut som ett tunt vitt puder och fungerar bland annat som solskydd, mot uttorkning och skyddar mot infektioner. I varma och torra klimat vill man ha plantor med ett tjockt lager vax medan i kallare och blötare omgivningar klarar sig plantor utan vax ganska bra.

Korn är nog mest känd som ingrediens i öl men den utmärker sig också genom att vara tålig och att den har ett naturligt lager av vax. Det är en gröda som används både som livsmedel och som djurfoder. Vaxet i kornplantan bakas ihop cellerna på blad och stam och receptet finns inne i cellernas arvsmassa, DNA:t. De recept eller gener som styr vaxproduktionen kallas eceriferum och en mutation (en ändring av receptet) i en sådan gen kan leda till att plantan blir vaxlös. En vaxlös planta kan överleva men den är mycket känsligare. Genom att studera olika förändringar i vaxrecepten så kan vi ta reda på exakt hur receptet ser ut. Kunskapen kan vi sedan använda för att odla fram kornplantor med mycket vax. Vi kan också använda kunskapen om vaxgener i korn och jämföra med andra grödor som vete och ris för att kunna odla fram torktåliga varianter av dem också genom att öka vaxpoduktionen i dem.

I det här projektet så letade vi efter motsvarigheter mellan felet i ett vaxrecept och hur den färdiga växter ser ut, med andra ord så har vi försökt att matcha genotyp och fenotyp. När ett recept i DNA:t ska undersökas finns det ett stort antal mycket effektiva sökmetoder. Det svåra är att man måste veta vilken av ingredienserna man letar efter, vart den finns i DNA:t och framförallt vad är det för fel på den. Vi undersökte 624 stycken kornplantor som odlats i växthus och hittade en metod som kan separera plantor med vax från andra plantor. Detta resultat kan hjälpa forskare i framtiden att förstå vaxrelaterade receptfel och hur vi kan odla mer grödor i torra klimat. Detta genom att klä på dem ett skyddande vaxlager.

Handledare: Mats Hansson
Examensarbete 15 hp i molekylärbiologi 2015
Biologiska institutionen, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Kjellén, Lovisa
supervisor
organization
course
MOBK01 20152
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
language
English
id
8839597
date added to LUP
2016-03-09 15:05:02
date last changed
2016-03-09 15:05:02
@misc{8839597,
  abstract     = {The wax on the stem and leafs of the barley (Hordeum vulgare L.) plant has a protective function and is produced by the cells on the plant's outer surfaces. There are several available barley mutants where the wax production has been stopped. Four mutants are the single-site mutants cer-c.36, cer-q.42, ceru. 21 and the deletion mutant cer-cqu.724. We phenotyped 636 barley plants and collected leaf samples from all of them for DNA extraction. We used PCR with pre-designed primers to confirm that DNA had been extracted from all plants. Since the mutations in cer-c.36, cer-q.42 and cer-u.21 are already known we tried to identify the mutant plants by using restriction enzymes to cleave a PCR product on the mutant site. Then we designed specific nucleotide primers for PCR that only amplifies a region of either mutated plants or the wild type plants. This method gave some interesting results for the wild type cer-u.21 mutant. Finally, we looked at the triple mutant cer-cqu.724 and since it had not been sequenced yet we used primers for cer-c.36 and cer-u.21 to try to amplify the wild type DNA and then confirm the results by amplifying a separate sequence in the barley genome to make sure that there is DNA extracted from all plants. In the end we only obtained a result for the cer-u.21 wild typeHowever, it should be possible to get results for the other mutants if the PRC program is optimized.},
  author       = {Kjellén, Lovisa},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Is it possible to find a method that shows a correspondence between a known mutation and the phenotype in barley wax less mutants?},
  year         = {2016},
}