Characterization of barley albina mutants deficient in nuclear-encoded chloroplast RNA-targeting proteins
(2024) MOBM02 20232Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- In barley (Hordeum vulgare), induced mutations can cause a white albina phenotype with a complete lack of pigmentation in the plant tissues. The chloroplasts are also undeveloped in albina mutants. By identifying the genes carrying the causal mutations, knowledge would be obtained about the genetic machinery involved in chloroplast development and pigment biosynthesis. In this work, I have identified three genes with mutations causing an albina phenotype. All three genes encode chloroplast RNA-targeting proteins. The alb-b gene encodes an RNase E/G-family protein. The genes represented by alb-12 and the two mutants alb-14 and alb-15 encode proteins belonging to the large group of pentatricopeptide repeat proteins (PPR). The orthologous... (More)
- In barley (Hordeum vulgare), induced mutations can cause a white albina phenotype with a complete lack of pigmentation in the plant tissues. The chloroplasts are also undeveloped in albina mutants. By identifying the genes carrying the causal mutations, knowledge would be obtained about the genetic machinery involved in chloroplast development and pigment biosynthesis. In this work, I have identified three genes with mutations causing an albina phenotype. All three genes encode chloroplast RNA-targeting proteins. The alb-b gene encodes an RNase E/G-family protein. The genes represented by alb-12 and the two mutants alb-14 and alb-15 encode proteins belonging to the large group of pentatricopeptide repeat proteins (PPR). The orthologous gene for alb-12 is RNA Editing Factor SLO2 in Arabidopsis thaliana and the orthologous gene for alb-14 and alb-15 is PPR103 in Zea mays. The PPR-family proteins as well as some RNases are examples of nuclear-encoded chloroplast RNA-targeting proteins that are involved in complex processes during chloroplast development. The three genes identified in this study are the first genes that have been connected to an albina phenotype in barley. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Vita albina-mutanter i korn kan inte skapa ordentliga kloroplaster
Albinism i växter beror på att de är oförmögna att skapa någon typ av pigment. Det huvudsakliga pigmentet i växter är det gröna klorofyllet. Klorofyll möjliggör växter att ta upp energi från solen, och befinner sig i organellerna kloroplaster inuti växtens celler. Utan fungerande kloroplaster kan växterna inte skapa något klorofyll, vilket leder till att de blir vita (Figur 1) och dör, eftersom de inte kan ta upp energi från solen.
Korn (Hordeum vulgare) är det fjärde mest odlade sädesslaget i världen och är en viktig gröda för både djur och människor. Utöver som till föda, har korn även använts i viss utsträckning som modellorganism för att studera växters biosyntes... (More) - Vita albina-mutanter i korn kan inte skapa ordentliga kloroplaster
Albinism i växter beror på att de är oförmögna att skapa någon typ av pigment. Det huvudsakliga pigmentet i växter är det gröna klorofyllet. Klorofyll möjliggör växter att ta upp energi från solen, och befinner sig i organellerna kloroplaster inuti växtens celler. Utan fungerande kloroplaster kan växterna inte skapa något klorofyll, vilket leder till att de blir vita (Figur 1) och dör, eftersom de inte kan ta upp energi från solen.
Korn (Hordeum vulgare) är det fjärde mest odlade sädesslaget i världen och är en viktig gröda för både djur och människor. Utöver som till föda, har korn även använts i viss utsträckning som modellorganism för att studera växters biosyntes av klorofyll. Under större delen av 1900-talet pågick det experiment där korn utsattes för olika typer av mutagener, t.ex. radioaktiv strålning eller kemikalier, för att ta fram mutanter med bristande klorofyllproduktion. Några av dessa klorofyllmutanter är de så kallade albina-mutanterna som är helt vita och dör direkt efter att de grott.
I mitt projekt har jag karakteriserat elva albina-mutanter, alb-c.7, alb-10, alb-11, alb-12, alb-d.13, alb-14, alb-15, alb-b.76, alb-b.80, alb-b.124, och alb-b.135 (Figur 1) i korn skapade mellan 1953 och 1958. I fem av mutanterna har jag genom DNA-sekvensering kunnat hitta exakt var deras mutation sitter och i vilka gener de sitter. De mutanter som jag hittade mutationer i var alb-12, alb-14, alb-15, alb-b.76, och alb-b.124. Det visade sig att alb-14 och alb-15 hade exakt samma mutation, en stor deletion där 12 olika gener var borta. Två av mutanterna alb-b.76, och alb-b.124 visade sig ha olika mutationer men i samma gen.
Mutationerna jag upptäckte visade sig tillhöra tre olika gener som alla uttrycks i cellkärnan men som sedan transporteras in i kloroplasterna. I kloroplasterna är de viktiga för att kloroplasterna ska kunna utvecklas korrekt, och utan fungerande kloroplaster kan inte plantorna skapa klorofyll.
Att studera vilka gener som orsakar vita mutanter i växter är viktigt för att förstå hur kloroplaster och klorofyll utvecklas i växter. Min studie är den första där albina-mutanter i korn har kunnat kartläggas till deras orsakande gener. Men det finns många fler albina-mutanter i korn som fortfarande behöver kartläggas för att kunna få mer förståelse för hur kloroplaster utvecklas.
Masterexamensprojekt i Molekylärbiologi 30 hp VT 2024
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Mats Hansson
Biologiska institutionen, Molekylär biovetenskap, Lunds universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9176224
- author
- Nordling, Otto
- supervisor
-
- Mats Hansson LU
- organization
- course
- MOBM02 20232
- year
- 2024
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9176224
- date added to LUP
- 2024-10-07 13:51:57
- date last changed
- 2024-10-07 13:51:57
@misc{9176224,
abstract = {{In barley (Hordeum vulgare), induced mutations can cause a white albina phenotype with a complete lack of pigmentation in the plant tissues. The chloroplasts are also undeveloped in albina mutants. By identifying the genes carrying the causal mutations, knowledge would be obtained about the genetic machinery involved in chloroplast development and pigment biosynthesis. In this work, I have identified three genes with mutations causing an albina phenotype. All three genes encode chloroplast RNA-targeting proteins. The alb-b gene encodes an RNase E/G-family protein. The genes represented by alb-12 and the two mutants alb-14 and alb-15 encode proteins belonging to the large group of pentatricopeptide repeat proteins (PPR). The orthologous gene for alb-12 is RNA Editing Factor SLO2 in Arabidopsis thaliana and the orthologous gene for alb-14 and alb-15 is PPR103 in Zea mays. The PPR-family proteins as well as some RNases are examples of nuclear-encoded chloroplast RNA-targeting proteins that are involved in complex processes during chloroplast development. The three genes identified in this study are the first genes that have been connected to an albina phenotype in barley.}},
author = {{Nordling, Otto}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Characterization of barley albina mutants deficient in nuclear-encoded chloroplast RNA-targeting proteins}},
year = {{2024}},
}