First indication of the role of Pectate Lyase-Like enzymes (PLLs) in the control of vegetative growth in Arabidopsis

master's thesis

• Title (english): Prva indikacija uloge pektat ili pektin lijaza u kontroli vegetativnog rasta biljke arabidopsis thaliana
• Author: Irin Antun Stošić
• Mentor: Vladimir Mrša (mentor)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Food Technology and Biotechnology; (Department of Chemistry and Biochemistry); (Laboratory for Biochemistry); Zagreb
• Defense date and country: 2019-07-01, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: BIOTECHNICAL SCIENCES; Biotechnology

Abstract

Pectin is the most complex polysaccharide of the primary plant cell wall that contributes to complex processes as cell growth and differentiation. It is composed mostly of homogalacturonan (HG), a homopolymer of galacturonic acid residues that can be methylesterified and acetylated. According to those modifications, pectin can rigidify or be digested by pectin-degrading enzymes such as Pectate Lyase-Like (PLLs). Activity of PLLs in has been linked to fruit ripening, reproductive organs elongation and pathogen susceptibility. However, PLLs have not been linked to vegetative growth of Arabidopsis thaliana. In this study we show that the PLL21 loss-offunction mutant exhibits shorter light-grown roots and dark-grown hypocotyls than the wild type. A change in pectin content has also been noticed, however with different trends in roots and in hypocotyls. Surprisingly, we have also found that presumably safe green light leads to loss of phenotype in hypocotyls, indicating a putative role of light in PLL21 regulation. Furthermore, PLL21 and PLL20 double mutant showed no difference in length of dark-grown hypocotyls, and a less substantial difference in light-grown root length. Overall increased PLL expression in the double mutant and pectin content more similar to the WT, with lack of these trend in the single mutant, point to a compensatory mechanism triggered by the absence of two enzymes, which could explain the smaller changes observed in the double mutant.

Abstract (english)

La pectine représente le polysaccharide pariétal le plus complexe d’un point de vu structural et est impliquée dans la régulation de divers processus tels que la croissance et la différentiation cellulaire. Elle est principalement composée d’homogalacturonane (HG), un homopolymère constitué d’acide galacturonique, qui peut être méthylestérifié et acétylé. En fonction des patrons de methylesterification et d’acetylation, les pectines peuvent se rigidifier ou être dégradées par des enzymes de dégradation des pectines telles que les Pectate Lyases-Like (PLL). Il a été montré que l’activité des PLL jouait un rôle dans la maturation du fruit, dans le développement des organes reproducteurs et dans la sensibilité vis-à-vis de certains organismes pathogènes. Cependant un rôle évident dans la croissance des organes végétatifs n’a pas été démontré, en particulier chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Dans cette étude, nous avons démontré, chez cette espèce, qu’un mutant perte de fonction pour le gène PLL21 (pll21-1) présentait un raccourcissement de la racine primaire et de l’hypocotyle étiolé comparé à l’écotype sauvage. Des changements de contenu en pectine ont également été identifiés, cependant ceux-ci présentaient des variations opposées dans les deux organes étudiés. De façon surprenante, nous avons également découvert que la lumière verte présumée sans effet sur les plantes, conduisait à une perte du phénotype de croissance dans l’hypocotyle du mutant pll21-1, indiquant un rôle probable de la lumière dans la régulation de PLL21. En outre, un double mutant pour les gènes PLL21 et PLL20 (pll20/pll21) ne montrait pas de différences significatives dans la longueur de l’hypocotyle étiolé et une différence moins importante que le mutant pll21-1 pour la longueur de la racine primaire. Globalement, une augmentation de l’expression des PLL dans le double mutant et un contenu en pectines similaire avec le sauvage ont été observé, contrairement au simple mutant, suggérant la mise en place de mécanismes compensatoires, déclenchés par la perte de fonction des deux gènes simultanément. Cela pourrait en partie expliquer la réduction des modifications morphologiques observées chez le double mutant.

• Keywords: Arabidopsis; cell wall; pectin; pectate lyase-like; functional genomics; growth
• Keywords (english): Arabidopsis; paroi; pectine; pectate lyase-like; génomique fonctionnelle; croissance
• Language: english
• URN:NBN: urn:nbn:hr:159:132049
• Study programme: Title: Molecular Biotechnology; Study programme type: university; Study level: graduate; Academic / professional title: magistar/magistra inženjer/inženjerka molekularne biotehnologije (magistar/magistra inženjer/inženjerka molekularne biotehnologije)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Access restricted to students and staff of home institution
• Created on: 2019-12-06 11:21:13