Date of Award

5-2015

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Biology

First Advisor

Dr. Synan AbuQamar

Second Advisor

Dr. Rabah Iratni

Third Advisor

Dr. Esam Uddin Mohammed Saeed

Abstract

Signaling pathways controlling biotic and abiotic stress responses may interact synergistically or antagonistically. To identify the similarities and differences among responses to diverse stresses, we analyzed previously published microarray data on the transcriptomic responses of Arabidopsis thaliana to infection with Botrytis cinerea (a biotic stress), and to cold, drought, and oxidative stresses (abiotic stresses). Our analyses showed that at early stages after B. cinerea inoculation, 1498 genes were up-regulated (B. cinerea up-regulated genes; BUGs) and 1138 genes were down-regulated (B. cinerea down-regulated genes; BDGs). We showed a unique program of gene expression was activated in response each biotic and abiotic stress, but that some genes were similarly induced or repressed by all of the tested stresses. Of the identified BUGs, 25%, 6% and 12% were also induced by cold, drought and oxidative stress, respectively; whereas 33%, 7% and 5.5% of the BDGs were also down-regulated by the same abiotic stresses. Coexpression and protein-protein interaction network analyses revealed a dynamic range in the expression levels of genes encoding regulatory proteins. Analysis of gene expression in response to electrophilic oxylipins suggested that these compounds are involved in mediating responses to B. cinerea infection and abiotic stress through TGA transcription factors. Our results suggest an overlap among genes involved in the responses to biotic and abiotic stresses in A. thaliana. Changes in the transcript levels of genes encoding components of the cyclopentenone signaling pathway in response to biotic and abiotic stresses suggest that the oxylipin signal transduction pathway plays a role in plant defense. Identifying genes that are commonly expressed in response to vii environmental stresses, and further analyzing the functions of their encoded products, will increase our understanding of the plant stress response. This information could identify targets for genetic modification to improve plant resistance to multiple stresses

Comments

(gene regulation) من أجل التعرف على اعداد وانواع الجينات التي تشارك في عملية التنظيم الجيني اثناء تعرض النبات للعوامل البيئية المجهِدة ومن اجل معرفة الجينات مشتركة التنظيم لاكثر من عامل بيئي ونوع تتعلق بعملية التنظيم (microarray) هذا التنظيم الجيني، تم تحليل نتائج سابقة مأخوذة من فحوص المايكروأراي إجهاد حيوي) ) Botrytis cinerea اثناء الاستجابة للإصابة بعفن Arabidopsis thaliana الجينيي لجينات نبات وكذلك لعوامل البرودة والأكسدة والجفاف (إجهاد غير حيوي). لقد رصدت تحليلاتنا انه في المراحل الأولى لإصابة و 1138 تنظيم (RNA كان هناك 1498 جين ذو تنظيم جيني مرتفع (ارتفاع في كمية ،B. cinerea النبات بعفن وعلى الرغم من ان التحاليل بينت ايضا ان النبات يَتَبع اثناء الاستجابة .(RNA جيني منخفض (انخفاض في كمية برنامجا مميزا وفريدا في التعبير الجيني، كانت هنالك جينات أظهرت تشابها في التحفيز او الكبح عند تعرض النبات B. cinerea لنفس العوامل المجهدة المذكورة. من مجموع جينات النبات ذوات التنظيم المرتفع عند الإصابة بعفن ، كان هناك حوالي 25 % من هذه الجينات قد تحفزت أيضا بفعل عامل البرودة المجهِد ، 6% تحفزت بفعل عامل الجفاف المجهِد و 12 % تحفزت عامل الأكسدة المجهِد. أما من مجموع جينات النبات ذوات التنظيم المنخفض عند 7% و 5.5 % من جينات الارابيدوبسيس أظهرت أيضا ،% فقد كان هناك حوالي 33 B. cinerea الإصابة بعفن تعبيرا جينيا منخفضا لكل من عوامل البرودة، الجفاف والأكسدة على الترتيب. أن (coexpression) أثبتت تحليلات تفاعل بروتين- بروتين وتحليلات مجاميع التعبيرات الجينية المساهمة الجينات المشفرة لإنتاج البروتينات التنظيمية تمتلك نطاقا الديناميكيا في مستويات التعبير الجيني (اي نسبة بين حدود مستويات التعبير الجيني القصوى والصغرى). كما أظهرت تحليلات التعبير الجيني لاستجابات الاوكسيلبين وكذلك الاستجابة B. cinerea أن هذه المركبات تساهم في عمليات استجابة النبات للإصابة بعفن (oxylipin) .(TGA transcription factor) لعوامل الإجهاد الغير حيوي وذلك عن طريق عامل النسخ الوراثي تي جي أي بين الجينات المشاركة في عمليات الاستجابة للعوامل المجهِدة (overlap) تشير نتائجنا إلى أن هناك تداخل وظيفي الحيوية وغير الحيوية في نبات الارابيدوبسيس. كما تشير النتائج إلى أن مسار توصيل إشارة الاوكسيلبين تلعب دورا في عمليات الدفاع عند النبات ،وهذا يعود الى وجود (oxylipin signal transduction pathway) للجينات الحاملة لشفرة مسار إشارات مركبات البنتون الحلقية (transcripts) تغيرات في مستويات النُسَخ في أثناء الاستجابة لعوامل الإجهاد الحيوية وغير الحيوية. (cyclopenenone signaling pathway) ix إن دراسات تحديد الجينات التي يُعَبًرُها النبات في أثناء الاستجابة للعوامل البيئية المجهِدة والزيادة في تحليل وظائف منتجات هذه الجينات ، سوف تثرينا بالمعلومات التي تعمل على زيادة أدركنا للكيفية التي يقوم بها النبات بعمليات الاستجابة، وبالتالي يكون بالإمكان تحديد غايات لعمليات التحوير الوراثي بحيث تكون مرتبطة بتحسين مقاومة النباتات للعوامل المُجهِدة. كلمات مفتاحية: محفزات بيئية حيوية، محفزات بيئية غير حيوية، نبات الارابيدوبسيس، تداخل وظيفي، تنظيم الجيني، تعبير جيني، مايكرواراي، عامل النسخ الوراثي تي جي أي

Download

Included in

Biotechnology Commons

COinS