Date of Award
11-2020
Document Type
Thesis
Degree Name
Master of Science in Horticulture
Department
Integrative Agriculture
First Advisor
Khaled Masmoudi
Abstract
Genomic assets from the plants innate to abiotic stress environments have the prospective to be latent in generating stress tolerant plants. Late embryogenesis abundant (LEA) proteins are decisive phytomolecules, which accumulates mainly in the late stages of seed development and in the vegetative tissues during exogenous stresses as a reaction to stabilize the damaged macromolecules. In spite of substantial research, their mechanism of action to initiate plant tolerance against abiotic stresses remains enigmatic. Here, the study is a preliminary investigation on LEA2 genes from the P. dactylifera cv. khalas, a relatively tolerant plant of arid regions. In this aspect, the current study was undertaken to clone five LEA2 genes from date palm (DpLEA2) cv. khalas and characterize their functionality towards heat and salt stress tolerance using yeast knockout mutants. Through the utilization of whole transcriptome sequencing of date palm, it was found that the DpLEA2 genes were highly expressed in roots when the seedlings were challenged with salt stress. A total of five DpLEA2 genes were isolated, and analysed using bioinformatic tools, which displayed high sequence similarity and possession of certain specific conserved motifs. To evaluate for their possible functions in stress tolerance, three DpLEA2 genes from the five isolated genes were expressed in Saccharomyces cerevisiae (AXT3K, W303 and CDC25 strains), a genetically tractable eukaryotic facsimile organism. Heat stress experiments showed that all the three DpLEA2 genes significantly enhanced the transformed CDC25 yeast strain survival and viability, with an effective protection to the yeast cells, while for the salt stress experiments only DpLEA2.4 gene provided protection to transformed W303 yeast cells, with significantly enhanced tolerance observation. In grasp of, the results set forth that DpLEA2 genes may have a remarkable part in amending the tolerance and survival ability of plants or organisms under heat and salt stresses. This could account them as promising candidate genes for heat and salt stress tolerance transgenic plant researches and as a forthcoming functional molecular marker for marker-assisted selection in P. dactylifera genomic breeding programs for heat and salt stress tolerance.
Arabic Abstract
استنساخ وتسلسل 5 جينات (LEA2) من النخيل صنف خلاص والتحقيق لدورهم في تحمل الملوحة والحرارة باستخدام نوع من الخميرة المتحولة
الأصول الجينومية من النباتات الفاطرة إلى بيئات الإجهاد اللا أحيائية لديها القدرة على أن تكون كامنة في توليد نباتات تتحمل الإجهاد. تعد البروتينات المتوافرة في مرحلة التطور الجنيني المتأخر (LEA) جزيئات نباتية حاسمة، والتي تتراكم بشكل رئيسي في المراحل المتأخرة من نمو البذور وفي الأنسجة الخضرية أثناء الضغوط الخارجية كرد فعل على استقرار الجزيئات الكبيرة التالفة. على الرغم من البحث الجوهري، فإن آلية عملها لبدء تحمل النبات ضد الضغوط اللا أحيائية لا تزال غامضة. هنا، قمنا بالإبلاغ عن أول تفكير لجينات المجموعة الثانية من LEA من النخل صنف خلاص، نبات متسامح نسبيًا في المناطق القاحلة. في هذا الجانب، أجريت الدراسة الحالية لاستنساخ خمسة (LEA) جينات من المجموعة الثانية من النخيل صنف خلاص. تميز الخلاصة وظيفتها تجاه تحمل الإجهاد الحراري والملوحة باستخدام طفرات الخميرة بالضربة القاضية. من خلال استخدام التسلسل النسبي الكامل لنخيل التمر، وجد أن جينات DpLEA2 تم التعبير عنها بشكل كبير في الجذور عندما تعرضت الشتلات للإجهاد الملحي. تم عزل ما مجموعة 5 جينات DpLEA2 وتحليلها باستخدام أدوات المعلومات الحيوية ، والتي أظهرت تشابه تسلسل عالي وامتلاك بعض الزخارف المحفوظة المحددة لتقييم وظائفها المحتملة في تحمل الإجهاد، تم التعبيرعن ثلاثة جينات DpLEA2 من الجينات الخمسة المعزولة في cerevisiae Saccharomyces (سلالات AXT3K و W303و CDC25) وهو كائن حي حقيقي النواة يمكن تتبعه وراثيا. أظهرت تجارب الإجهاد الحراري أن جميع جينات DpLEA2 الثلاثة عززت بشكل كبير بقاء الخميرة (سلالة CDC25) وحيويتها، مع حماية فعالة لخلايا الخميرة. بينما DpLEA2.4 من الثلاثة جينات قام للحماية لخلايا الخميرة (سلالة W303) تحت ضغط الملوحة، مع وجود مراقبة تحمل محسنة بشكل ملحوظ في الفهم، أوضحت نتائجنا أن جينات DpLEA2 قد يكون لها دور رائع في تعديل قدرة تحمل النباتات أو الكائنات الحية التي تتعرض للإجهاد الحراري والملوحة وقدرتها على البقاء على قيد الحياة ، والتي يمكن أن تعتبرها جينات مرشحة واعدة لتحمل الحرارة والملوحة لأبحاث النباتات المعدلة وراثيًا وكجهاز وظيفي قادم. علامة للانتقاء بمساعدة الواسمات في برامج تربية النخيل لتحمل الحرارة والملوحة.
Recommended Citation
Abdul Aziz, Mughair, "CLONING AND SEQUENCING OF FIVE LEA2 GENES FROM DATE PALM CV. KHALAS AND FUNCTIONAL CHARACTERIZATION TO HEAT AND SALT STRESS TOLERANCE USING YEAST KNOCKOUT MUTANTS" (2020). Agribusiness Theses. 2.
https://scholarworks.uaeu.ac.ae/agribus_theses/2
