Gene expression in chilling sensitive and resistant lines of maize under low temperature treatment

• Autorzy: Mazza R. , Bertoli A. , Pasini L. , Marocco A.

Warianty tytułu

PL

Ekspresja genów u chłodowrażliwej i chłodoodpornej linii kukurydzy pod wpływem niskiej temperatury

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The chilling-susceptible virescent-2 and the tolerant Oh43 strains were used as a tool to identify genes involved in the response to low-temperature conditions. Plants were grown in a controlled environment chamber at 15°C under continuous light. Seedlings of maize exhibited chlorosis when grown at 15°C. Chlorotic leaves showed severely reduced level of photosynthetic pigments and the rate of photosynthesis. The cDNA-AFLP-TP technique was employed in order to identify the differentially expressed genes. This technique allows to obtain a unique restriction fragment from each cDNA. Application of the optimised protocol for isolating, reamplifying, cloning and sequencing transcript-derived fragments, allowed the identification of 329 sequences which were related to the virescent temperature-sensitive events. Most of the sequences, analysed with bioinformatic tools, showed a consistent homology with database entries and they were classified in several functional groups. Certain sequences showed similarities to ESTs isolated in cold-stressed plants. The gene list represents a potential source for genes with a critical role in plant acclimation to suboptimal temperatures.

PL

Badano linie kukurydzy: chlodowrażliwą virescent-2 i odporną na chłód Oh43 w celu zidentyfikowania genów związanych z reakcją na niską temperaturę. Rośliny rosły w komorze wegetacyjnej w temperaturze 15°C przy ciągłym oświetleniu. Siewki rosnące w 15°C wykazywały chlorozę. Chlorotyczne liście charakteryzowały się znacznie obniżonym poziomem barwników fotosyntetycznych i intensywności fotosyntezy. W celu ujawnienia różnic w ekspresji genów posłużono się techniką cDNA-AFLP-TR Metoda ta pozwala na uzyskanie unikatowych fragmentów restrykcyjnych cDNA. Zastosowanie zoptymalizowanej metodyki izolacji, reamplifikacji, klonowania i sekwencjonowania fragmentów wyprowadzonych z transkryptu pozwoliło na identyfikację 329 sekwencji związanych z reakcją linii virescent na chłód. W analizie bioinformatycznej większość sekwencji wykazała ścisłą homologię z pozycjami umieszczonymi w bazach danych i została zaklasyfikowana do kilku grup funkcjonalnych. Pewne sekwencje wykazywały podobieństwa z sekwencjami EST izolowanymi z roślin stresowanych chłodem. Przebadane geny mogą należeć do grupy genów pełniących krytyczną rolę w aklimacji roślin do temperatur suboptymalnych.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych
• Rocznik: 2006
• Tom: 509
• Opis fizyczny: p.15-29,fig.,ref.

Twórcy

autor

Mazza R.

• Istitute of Agriculture and Plant Cultivation, Catholical University, Piacenza, Italy

autor

Bertoli A.

• Istitute of Agriculture and Plant Cultivation, Catholical University, Piacenza, Italy

autor

Pasini L.

• Istitute of Agriculture and Plant Cultivation, Catholical University, Piacenza, Italy

autor

Marocco A.

• Istitute of Agriculture and Plant Cultivation, Catholical University, Via Emilia Parmense 84, 29100 Piacenza, Italy

Bibliografia

• Altschul S.F., Gish W., Miller W., Meyers E.W., Lipman D.J. 1990. Basic local alignment search tool. J. Mol. Biol. 215: 403-410.
• Anderson M.D., Prasad T.K., Martin B.A., Stewart C.R. 1994. Differential gene expression in chilling acclimated maize seedlings and evidence for the involvement of abscisic acid in chilling tolerance. Plant Physiol. 105: 331-339.
• Breyne P., Zabeau M. 2001. Genome wide expression analysis of plant cell cycle modulated genes. Plant Biol. 2: 136-142.
• Durrant W.E., Rowland O., Piedras P., Hammond-Kosack K.E., Jones J.D.J. 2000. cDNA-AFLP reveals a striking overlap in race-specific resistance and wound response gene expression profiles. Plant Cell 12: 963-977.
• Fracheboud Y., Jompuk C., Ribaut J.M., Stamp P., Leipner J. 2004. Genetic analysis of cold-tolerance of photosynthesis in maize. Plant Mol. Biol. 56: 241-253.
• Janowiak F., Maas B., Dorffling K. 2002. Importance of abscisic acid for chilling tolerance of maize seedlings. J. Plant Physiol. 159: 635-643.
• Kollipara K.P., Saab I.N., Wych R.D., Lauer M.J., Singletary G.W. 2002. Expression profiling of reciprocal maize hybrids divergent for cold germination and desiccation tolerance. Plant Physiol. 129: 974-992.
• Laisk A., Sumberg A. 1994. Partitioning of the leaf CO₂ exchange into components using CO₂ exchange and fluorescence measurements. Plant Physiol. 106: 689-695.
• Lyons J.M. 1964. Chilling injury in plants. Annu. Rev. Plant Physiol. 24: 445-466.
• Lyons J.M, Raison J.K. 1970. Oxidative activity of mitochondria isolated from plant tissues sensitive and resistant to chilling injury. Plant Physiol. 45: 386-389.
• Marocco A., Lorenzoni C., Fracheboud Y. 2005. Chilling stress in maize. Maydica 50: in press.
• Miedema P. 1982. The effects of low-temperature on Zea mays. Adv. Agron. 35: 93-128.
• Mustardy L.A., Tam Vu T., Faludi-Daniel A. 1982. Stomatal response and photosynthetic capacity of maize leaves at low temperature. A study on varietal differences in chilling sensitivity. Physiol. Plant. 55: 31-34.
• Nie G.Y., Long S.P., Baker N.R. 1992. The effects of development at suboptimal growth temperatures on photosynthetic capacity and susceptibility to chilling- dependent photoinhibition in Zea mays. Physiol. Plant. 85: 554-560.
• Pasini L., Bruschini S., Bertoli A., Mazza R., Fracheboud Y., Marocco A. 2005. Photosynthetic performance of cold-sensitive mutants of maize at low temperature. Physiol. Plant. 124: 362-370.
• Provart N.J., Pedro G., Wenqiong C., Bin H., Hur-Song C., Xun W., Tong Z. 2003. Gene expression phenotypes of Arabidopsis associated with sensitivity to low temperatures. Plant Physiol. 132: 893-906.
• Quan R.D., Shang M., Zhang H., Zhao Y.X., Zhang J.R. 2004. Improved chilling tolerance by transformation with betA gene for the enhancement of glycinebetaine synthesis in maize. Plant Sci. 166: 141-149.
• Shou H., Bordallo P., Fan J.B., Yeakley J.M., Bibikova M., Sheen J., Wang K. 2004. Expression of an active tobacco mitogen-activated protein kinase kinase kinase enhances freezing tolerance in transgenic maize. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101: 3298-3303.
• Sivasankar S. 2005. A functional genomics approach towards cold tolerance in maize. Gordon Res. Conf. on Temperature Stress in Plants, 30 1-4 II 2005, Ventura, CA.
• Skruduk G., Bączek-Kwinta R., Kościelniak J. 2000. The effect of short warm breaks during chilling on photosynthesis and the activity of antioxidant enzymes in plants sensitive to chilling. J. Agron. Crop Sci. 184: 233-240.
• Tester M., Bacíc A. 2005. Abiotic stress tolerance in grasses. From model plants to crop plants. Plant Physiol. 137: 791-793.
• Vigh L., Horvath I., Farkas T., Mustardy A., Faludi-Daniel A. 1981. Stomatal behaviour and cuticolar properties of maize leaves of different chilling-resistance during cold treatment. Physiol. Plant. 51: 287-290.