Universität zu Köln

Vinegra de la Torre, Natanael ORCID: 0000-0003-3773-6014 (2018). Genetic and environmental regulation of seed longevity in Arabidopsis thaliana. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Seeds represent the link between one plant generation and the next and constitute the main system for dispersal of higher plants, both in space and time. One key trait for seed dispersal in time is seed longevity, which encompasses the period of time a mature seed remains viable and can germinate. The span of time that seeds remain quiescent and yet able to germinate when favourable conditions are perceived results from a combination of their genetic background and the environmental conditions they experienced both during development and once they shed from the mother plant. As such, seed longevity is an adaptive trait which can be under positive or negative selective pressure, affecting plant persistence and survivability. From a human perspective, seed longevity is fundamental for storage of seeds, be it as germplasm, as food sources or for planting in the coming seasons. This PhD thesis describes a study of the regulatory mechanisms affecting seed longevity in Arabidopsis thaliana using diverse approaches. Temperature and drought stresses applied during seed maturation altered seed longevity and RNA-sequencing was used to evaluate how they modified the dry seed transcriptome. These analyses allowed the identification of several potential candidate genes that contribute to the regulation of seed longevity. Furthermore, the molecular regulation of seed longevity was investigated and two genes previously not associated with seed longevity were identified. Lastly, a novel procedure to evaluate seed quality was validated based on the use of biochemical probes. These probes helped to characterise two enzymatic activities which can be used to monitor seed longevity.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language Samen stellen den vegetativen Übergang von einer Pflanzengeneration zur nächsten dar und bilden gleichzeitig die Grundlage für räumliche und zeitliche Ausbreitungsmechanismen von samentragenden Pflanzen. Die Langlebigkeit der Samen spielt bei der zeitlichen Ausbreitung von Pflanzengenerationen eine entscheidende Rolle und wird als die Zeitspanne definiert, in der ein reifer Samen die Fähigkeit zum Keimen besitzt. Die Zeitspanne, in der ein Samen in diesem Überdauerungszustand verbleiben kann, ohne seine Keimungsfähigkeit bei geeigneten Umweltbedingungen zu verlieren, wird durch eine Kombination aus dem jeweiligen genetischen Hintergrund der Pflanze und den Umwelteiflüssen, die während der Samenreifung und nach der Streuung des Samens von der Mutterpflanze vorherrschen, beeinflusst. Daher kann man die Langlebigkeit von Samen als ein adaptives Merkmal betrachten, welches durch positiven oder negativen Selektionsdruck die Persistenz und Überlebensfähigkeit von Pflanzenarten beeinflusst. Die Langlebigkeit von Samen stellt somit eine fundamentale Grundlage für die Lagerung von Samen als Saatgut, Lebensmittel oder in der Form von Keimplasma- als eine reichhaltige und vielfältige pflanzengenetische Ressource dar. Diese Dissertation beschäftigt sich, unter Verwendung diverser Methoden, mit den regulatorischen Mechanismen, die die Langlebigkeit von Samen am Modellorganismus Arabidopsis thaliana beeinflussen. Um herauszufinden, wie diese Mechanismen das Transkriptiom von reifen Samen verändern, wurden die Samen während des Reifeprozesses Trocken- und Temperaturstress ausgesetzt. Die Auswirkungen dieser abiotischen Stressfaktoren in reifen Samen wurden zudem mittels RNA-Sequenzierung untersucht. Diese Analysen ermöglichten es, einige potenzielle Gene zu identifizieren, die an der Regulierung der Langlebigkeit beteiligt sein könnten. Zudem wurde die molekulare Regulation der Langlebigkeit von Saatgut untersucht. Dabei konnten zwei Gene identifiziert werden, die bisher noch nicht mit Saatgutlanglebigkeit in Zusammenhang gebracht werden konnten. Schließlich wurde eine biochemische Testmethode evaluiert, die zur Qualitätsüberprüfung von Saatgutlanglebigkeit eingesetzt werden kann. Dadurch konnten zwei Enzymaktivitäten im Zusammenhang mit Langlebigkeit von Saatgut näher charakterisiert werden. German
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Vinegra de la Torre, Natanael natanael.vt@gmail.com orcid.org/0000-0003-3773-6014 UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-88702
Date:	2018
Language:	English
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Außeruniversitäre Forschungseinrichtungen > MPI for Plant Breeding Research
Subjects:	Natural sciences and mathematics Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Seed longevity Arabidopsis DOG1 Environmental stresses ABPP RNA-seq English Samen Langlebigkeit Arabidopsis DOG1 Umwelteninflüssen ABPP RNA-seq German Longevidad de semillas Arabidopsis DOG1 Estreses ambientales ABPP RNAseq Spanish
Date of oral exam:	10 November 2017
Referee:	Name Academic Title Koornneef, Maarten Prof. Dr Hoecker, Ute Prof. Dr
Projects:	KBBE.2012.1.1-01
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/8870