Zmiany ilościowe metylacji DNA indukowane przez światło monochromatyczne u regenerantów jęczmienia uzyskanych na drodze androgenezy
Patrycja Siedlarz
Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików (Poland)
https://orcid.org/0000-0001-5986-7790
Sławomir Bany
Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików (Poland)
Krystyna Rybka
k.rybka@ihar.edu.plZakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików (Poland)
https://orcid.org/0000-0002-4707-8492
Abstrakt
Zmiany metylacji DNA to jeden z najlepiej poznanych mechanizmów epigenetycznej regulacji ekspresji genów, który w procesie indukowanej androgenezy związany jest z przeprogramowaniem rozwoju haploidalnych mikrospor w kierunku wytworzenia zarodków, w skutek ekspozycji pylników w kłosach a następnie kultur pylnikowych na czynniki stresowe. Celem przeprowadzonych badań było sprawdzenie hipotezy, czy zastosowanie światła monochromatycznego w trakcie indukowanej androgenezy może być związane ze zjawiskami epigenetycznymi. Badania przeprowadzono na roślinach DH jęczmienia jarego (Hordeum vulgare L.) uzyskanych na drodze androgenezy modyfikowanej przez światło monochromatyczne: niebieskie, zielone i czerwone. Ilościową ocenę wpływu światła na stopień metylacji DNA wykonano za pomocą RP-HPLC porównując DNA regenarantów uzyskanych w standardowych, kontrolnych, warunkach (ciemność) z DNA regenerantów uzyskanych z wykorzystaniem światła. Stwierdzono, że różnice w ilości zmetylowanej cytydyny w porównaniu do kontroli wynoszą odpowiednio 0,40%, 0,16% i -0,55%, dla światła niebieskiego, czerwonego i zielonego, przy poziomie całkowitej metylacji genomu 21,32-21,52%. Zmiany całkowitej metylacji genomu jęczmienia zachodzące pod wpływem światła monochromatycznego zastosowanego na etapie formowania kalusa w procesie androgenezy w kulturach pylnikowych, oznaczone za pomocą RP-HPLC, są istotne aczkolwiek nieduże.
Instytucje finansujące
Słowa kluczowe:
RP-HPLC, Hordeum vulgare L., LED, cytydynaBibliografia
Bednarek P. T., Orłowska R. 2020. Plant tissue culture environment as a switch-key of (epi)genetic changes. Plant Cell Tiss. Organ Cult. 140: 245 – 257.
Google Scholar
Finnegan E. J., Genger R. K., Peacock W. J., Dennis E. S. 1998. DNA methylation in plants. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 49(1): 223 – 247.
Google Scholar
Fiuk A., Bednarek P. T., Rybczyński J. J. 2010. Flow Cytometry, HPLC-RP, and metAFLP Analyses to Assess Genetic Variability in Somatic Embryo-Derived Plantlets of Gentiana pannonica Scop. Plant Mol. Biol. Rep. 28: 413 – 420.
Google Scholar
Guz J., Foksiński M., Oliński R. 2010. Mechanizm metylacji i demetylacji DNA – znaczenie w kontroli ekspresji genów [Eng.: Mechanism of DNA methylation and demethylation – its role in control of genes expression]. Post. Bioch. 56(1): 7 – 15.
Google Scholar
Johnston J. W., Harding K., Bremner D. H., Souch G., Green J., Lynch P. T., Grout B., Benson E. E. 2005. HPLC analysis of plant DNA methylation: a study of critical methodological factors. Plant Physiol. Biochem. 43(9): 844 – 853.
Google Scholar
Karan R., DeLeon T., Biradar H., Subudhi P. K. 2012. Salt stress induced variation in DNA methylation pattern and its influence on gene expression in contrasting rice genotypes. PloS One 7(6): e40203.
Google Scholar
Law J. A., Jacobsen S. E. 2010. Establishing, maintaining and modifying DNA methylation patterns in plants and animals. Nat. Rev. Gen. 11(3): 204 – 220.
Google Scholar
Li X., Yu X., Wang N., Feng Q., Dong Z., Liu L., Liu B. 2007. Genetic and epigenetic instabilities induced by tissue culture in wild barley (Hordeum brevisubulatum Trin.). Plant Cell Tiss. Organ Cult. 90(2): 153 – 168.
Google Scholar
Machczyńska J., Orłowska R., Zimny J., Bednarek P. T. 2014. Extended metAFLP approach in studies of the tissue culture induced variation (TCIV) in case of triticale Mol. Breed. 34(3): 845 – 854.
Google Scholar
Niedziela A. 2018. The influence of Al3+ on DNA methylation and sequence changes in the triticale (× Triticosecale Wittmack) genome. J. Appl. Gen. 59(4): 405 – 417.
Google Scholar
Orłowska R., Machczyńska J., Oleszczuk S., Zimny J., Bednarek P. T. 2016. DNA methylation changes and TE activity induced in tissue cultures of barley (Hordeum vulgare L.). J. Biol. Res.-Thessalonike 23(1): 19.
Google Scholar
Pandey N., Pandey-Rai S. 2015. Deciphering UV-B-induced variation in DNA methylation pattern and its influence on regulation of DBR2 expression in Artemisia annua L. Planta 242(4): 869 – 879.
Google Scholar
Parrilla-Doblas J. T., Roldan-Arjona T., Ariza R. R., Cordoba-Canero D. 2019. Active DNA Demethylation in Plants. Int. J. Mol. Sci. 20(19): 4683.
Google Scholar
Peredo E. L., Revilla M. Á., Arroyo-García R. 2006. Assessment of genetic and epigenetic variation in hop plants regenerated from sequential subcultures of organogenic calli. J. Plant Physiol. 163(10): 1071 – 1079.
Google Scholar
Siedlarz et al. 2020 (w przygotowaniu).
Google Scholar
Zhang H., Zhu J. K. 2012. Active DNA demethylation in plants and animals. Cold Spring Harb. Symp. Quant. Biol. 77: 161 – 173.
Google Scholar
Autorzy
Patrycja SiedlarzZakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików Poland
https://orcid.org/0000-0001-5986-7790
Autorzy
Sławomir BanyZakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików Poland
Autorzy
Krystyna Rybkak.rybka@ihar.edu.pl
Zakład Biochemii i Fizjologii Roślin, Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin- Państwowy Instytut Badawczy, 05-870 Radzików Poland
https://orcid.org/0000-0002-4707-8492
Statystyki
Abstract views: 489PDF downloads: 206 PDF downloads: 98
Licencja
Prawa autorskie (c) 2020 Patrycja Siedlarz, Sławomir Bany, Krystyna Rybka
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Piotr Stefański, Patrycja Siedlarz, Przemysław Matysik, Zygmunt Nita, Krystyna Rybka, Przydatność źródeł światła zbudowanych w oparciu o diody charakteryzujące się widmem ciągłym światła białego wzbogaconym o pasmo niebieskie w hodowli zbóż , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 284 (2018): Wydanie regularne
- Patrycja Siedlarz, Piotr Stefański, Przemysław Matysik, Zygmunt Nita, Krystyna Rybka, Wpływ różnych oświetlaczy LED na indeks kiełkowania ziarna pszenicy uzyskanego w etapie szklarniowym procesu hodowlanego SSD , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 282 (2017): Wydanie regularne
- Dr inż. Renata Orłowska , Piotr T. Bednarek, Sławomir Bany, Molekularna charakterystyka wpływu elementów mobilnych na zmienność genetyczną w zbożowych kulturach in vitro , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Piotr Stefański, Krystyna Rybka, Przemysław Matysik, Fenotypowanie zagęszczenia łanu pszenżyta ozimego w warunkach polowych przy użyciu kamery RGB , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 301 (2024): Wydanie regularne
- Krystyna Rybka, Najnowsze doniesienia z zakresu biotechnologii i hodowli zbóż: CBB7 siódma konferencja Cereal Biotechnology and Breeding w Wernigerode, Niemcy , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 300 (2023): Wydanie regularne
- Prof. dr hab. Piotr Bednarek , Agnieszka Niedziela, Marzena Wasiak, Sławomir Bany , Poszukiwanie markerów molekularnych genów przywracania płodności pyłku u żyta (Secale cereale L.) z CMS-Pampa , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 286 (2019): Wydanie specjalne
- Krystyna Rybka, Fenotypowanie roślin. Konferencja EPPN 2020 w Tartu/ Estonia , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 282 (2017): Wydanie regularne
- Krystyna Rybka, Zygmunt Nita, Nowoczesne fenotypy zbóż do uprawy na obszarach zagrożonych suszą , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 273 (2014): Wydanie regularne
