Date of Award

11-2020

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science (MS)

Department

Biology

First Advisor

Dr. Mayank Gururani

Second Advisor

Dr. Ranjit Vijayan

Third Advisor

Dr. Kareem A. Mosa

Abstract

Ribosomal proteins are highly conserved components of basal cellular organelles, primarily associated with translation of mRNA leading to protein synthesis. Additionally, some of these proteins are known to play critical role in plants RNA metabolism during stress responses, growth, and development. In this study, transgenic Arabidopsis plants expressing a ribosomal protein S27 (hereafter D26) isolated from Solanum tuberosum was subjected to NaCl-induced salinity stress conditions, to evaluate their putative stress resistance. Transgenic plants were exposed to high salinity stress, induced by 200 mM NaCl and physiological and biochemical assays were performed. The D26 transgenic plants demonstrated improved plant height and root length accompanied with higher chlorophyll and carotenoids accumulation compared to wild-type (WT) control plants under stressed conditions. Electrolyte leakage and stomatal conductance, indicators of stress-related tissue damage and plant water status respectively, were significantly lower in D26 plants compared to WT plants under NaCl-induced salinity stress. Accumulation of proline was recorded higher in D26 plants compared to WT plants. Similarly, lower accumulation of malonaldehyde in D26 plants than the WT plants indicated that D26 suffered relatively lesser oxidative lipid damage than WT under stress. Higher relative expression of three genes encoding major reactive oxygen species (ROS) scavenging enzymes, Ascorbate peroxidase (APX), Catalase (CAT) and Superoxide dismutase (SOD) further indicated improved ROS detoxification capacity in D26 plants. In terms of the damage to photosynthetic components, analyses of Chlorophyll-a fluorescence kinetic revealed that the overexpression of S. tuberosum S27 gene improved the performance indices (PIABS and PItotal), and quantum yields, and efficiencies of photosystem II (PSII) measured in eleven critical photosynthetic parameters, in D26 plants under salinity stress. Further characterization of D26 plants through RNA-seq analysis is underway.

Comments

بروتينات الريبوسوم هي مكونات محفوظة بشكل كبير للعضيات الخلوية القاعدية، وترتبط مبدئيا بترجمة mRNA مما يؤدي إلى تكوين البروتين. كما أنه من المعروف أن بعض هذه البروتينات تلعب دورًا مهمًا في استقلاب الحمض النووي الريبي للنباتات أثناء استجابات الإجهاد والنمو والتطور. في هذه الدراسة، نباتات الأرابيدوبسيس المعدلة وراثيًا التي تعبر عن بروتين ريبوزومي S27 )فيما بعد سيتم التعبير عنه ب D26 ) الذي تم عزله من نبتة البطاطس و تم تعريضه لظروف إجهاد ملوحة ناتجة عن إضافة كلوريد الصوديوم، ليتم تقييم مقاومة الإجهاد المفترضة. حيث تعرضت النباتات المعدلة وراثيا لضغط ملوحة عالي، ناتج عن إضافة 200 ملي مول من كلوريد الصوديوم وأجريت فحوصات فسيولوجية وكيميائية حيوية. أظهرت النباتات المعدلة وراثيًا D26 ارتفاعًا محسنًا للنبات وطول الجذور مصحوبًا بزيادة تراكم الكلوروفيل والكاروتينات مقارنة بنباتات التحكم من النوع البري WT تحت ظروف الإجهاد. و كان تسرب ا لإلكترولي ت والموصلية الثغرية مؤشرا على تلف الأنسجة المرتبط بالإجهاد وحالة ماء النبات على التوالي، حيث انه كان أقل بشكل ملحوظ في نباتات D26 مقارنة بنباتات WT تحت إجهاد الملوحة الناجم عن كلوريد الصوديوم. ومعدل تراكم البرولين أعلى في نباتات D26 مقارنة بنباتات WT وبالمثل، فإن إنخفاض تراكم Malonaldehyde في نباتات D26 عن نباتات WT يشير إلى أن D26 عانى من ضرر أقل نسبيا للدهون المؤكسدة من WT تحت الإجهاد. اما بالنسبة الى التعبير النسبي الأعلى لثلاثة جينات من إنزيمات الكسح لمركبات الأكسجين التفاعلية Ascorbate peroxidase (APX)، Catalase (CAT) ، Superoxide dismutase (SOD) ، فيشير إلى تحسين قدرة إزالة سموم (ROS) في نباتا ت D26 . و فيما يتعلق بالأضرار التي لحقت بمكونات التمثيل الضوئي، كشفت تحليلات Chlorophyll-a fluorescence kinetic أن الإفراط في التعبير عن جين (S27) أدى إلى تحسين مؤشرات الأداء ( PItotal and PIᴀʙѕ ) ، و وائد الكم وكفاءة النظام الضوئي الثاني ( PSII ) المقاسة في أحد عشر عامل من عوامل التمثيل الضوئي المهمة في نباتات D26 تحت إجهاد الملوحة. المزيد من توصيف النباتات D26 من خلال تحليل تسلسل ال RNA ما زال قيد التنفيذ .

Download

Share

COinS