Towards Fusarium resistant oat
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
School of Chemical Engineering |
Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2010
Department
Major/Subject
Biokemia ja mikrobiologia
Mcode
Kem-30
Degree programme
Language
en
Pages
vii + 47
Series
Abstract
Fungal infections and mycotoxin contamination of cereal crops represent a major threat to global grain and food production. Cereals are natural hosts for several mycotoxin producing Fusarium species which gives arise to the disease called Fusarium head blight (FHB). Several studies implicates that there is a possible cross talk between the fungi and the host plant mediated by oxylipins. Oxylipins are formed by the oxydation of polyunsaturated fatty acids catalyzed by the lipoxygenase (LOX) pathways. Plant oxylipins function as signals in defence responses and development whereas the fungal oxylipins are needed for normal growth and for production of secondary metabolites including mycotoxins. Previous studies showed that 9-LOX catalyzed oxylipins induce conidiation and mycotoxin production in fungi and also that a disrupted 9-LOX gene mutant maize showed increased resistance to Fusarium and reduced levels of mycotoxin contamination. Inspired by these results the aim of this thesis was to test if similar results could be achieved with oat. In this thesis 2 putative oat LOX genes were isolated, cloned and sequenced. Interestingly the genes had three different versions which were expected since oat has three genomes. To be able to know which version would have the right effect against Fusarium their activity had to be tested. This was done by over expressing the recombinant proteins in E.coli and allowing the crude protein extract to react with fatty acids. Unfortunately the activity assay gave negative results so far. After the activities are confirmed the genes can be used as templates for screening for 9-LOX gene mutants in the oat TILLING population.Viljojen hometaudit ja homesienten tuottamat homemyrkyt eli mykotoksiinit ovat lisääntyvä uhka koko maailmassa. Viljat ovat luonnostaan hyviä isäntiä monelle mykotoksiinia tuottavalle Fusarium suvun homeille. Kyseiset homeet aiheuttavat erilaisia vilja tauteja, joista punahome tauti (Fusarium head blight) aiheuttaa eniten huolia. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että homeiden ja niiden isäntäkasvien välillä on mahdollinen signaalien välityksellä tapahtuva vuorovaikutus, joka tapahtuu oxylipinien välityksellä. Oxylipinit ovat hapetettuja monityydyttymättömiä rasvahappoja. Lipoxygenaasientsyymit (LOX) katalysoivat kyseisiä reaktiota. Kasveissa oxylipinit toimivat signaalivälittäjinä puolustus reagoinneissa ja kehittymiseen liittyvissä prosesseissa. Kun taas homeiden oxylipinit toimivat normaalia kasvua edistävissä tehtävissä ja sekundaarimetaboliittien myös mykotoksiinien tuotannossa. Aikaisemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että 9-LOX katalyysipolun tuotteet käynnistävät homeiden konidiaation ja mykotoksiinien tuotannon ja että 9-LOX geenimuunneltu maissi on vastustuskykyisempi Fusariumia ja sen tuottamia mykotoksiineja vastaan. Tuloksien innoittamana, diplomityön aiheena oli saavuttaa samanlaisia tuloksia kauralla. Tässä diplomityössä 2 putatiivista kaura LOX geeniä oli eristetty, kloonattu ja sekvensoitu. Tuloksista kävi ilmi, että kyseisistä geeneistä on olemassa kolme erilaista versiota. Tietääksemme millä versiolla saavuttaisimme toivottuja tuloksia, geenien aktiviteetit oli testattava. Testausta varten geenien koodaamat proteiinit oli tuotettu E.coli bakteereiden avulla ja soluekstraktit oli annettu reagoida rasvahappojen kanssa. Valitettavasti tähän mennessä testi tuotti negatiivisia tuloksia. Aktiviteettien varmistuessa geenit voidaan käyttää 9-LOX mutanttien TILLING populaation seulonnassa.Description
Supervisor
Nordström, KatrinaThesis advisor
Olsson, OlofKeywords
Fusarium, Fusarium, mycotoxin, mykotoksiini, oxylipins, oxylipini, lipoxygenase, lipoxygenaasi
