En réponse à une carence en azote dans le sol, les légumineuses sont capables d’interagir avec une bactérie du sol, Rhizobium, pour former un nouvel organe spécifique: la nodosité fixatrice d’azote atmosphérique. Chez la plante modèle des légumineuses Medicago truncatula, le récepteur aux cytokinines MtCRE1 est essentiel pour cette interaction symbiotique. Cependant, trois autres récepteurs aux cytokinines CHASE Histidine Kinase (CHK) existent chez M. truncatula. Les quatre CHKs ont des profils d’expression redondants dans les étapes précoces de la formation des nodosités, et plus divergeant dans les nodosités différenciées, même si MtCRE1 est le plus exprimé. Le locus génomique du plus proche homologue de MtCRE1 chez la plante non-symbiotique Arabidopsis, AHK4, complémente l’initiation des nodosités, mais seulement partiellement les phénotypes de croissance des nodosités et de fixation d’azote. Parmi les Régulateurs de Réponse de type B agissant en aval des CHKs, RRB3 a été sélectionné pour réaliser une stratégie de délétion de domaines protéiques, révélant son rôle positif dans la nodulation. Des données transcriptomiques indiquant une régulation de MtCRE1 dans l’épiderme en réponse à un « traitement symiotique », des approches fonctionnelles ont été réalisées et ont permis d’identifier un rôle négatif des cytokinines et de la voie MtCRE1 dans l’épiderme en réponse à ces « conditions symbiotiques ».En parallèle de ces travaux, des mutants des CHKs chez le pois ont été générés. A terme, ces recherches permettront de sélectionner un génotype tolérant à différents stress biotiques et abiotiques sans affecter les symbioses bénéfiques chez une espèce d’intérêt agronomique. / Legume plants adapt to low nitrogen by developing an endosymbiosis with nitrogen-fixing soil bacteria to form a new specific organ: the nitrogen-fixing nodule. In the Medicago truncatula model legume, the MtCRE1 cytokinin receptor is essential for this symbiotic interaction. As three other CHASE Histidine Kinase (CHK) cytokinin receptors exist in M. truncatula, we determined their potential contribution to this symbiotic interaction. The four CHKs have extensive redundant expression patterns at early nodulation stages but diverge in differentiated nodules, even though MtCRE1 has the strongest expression. Interestingly, a genomic locus of the MtCRE1 homolog from the aposymbiotic Arabidopsis plant, AHK4, rescues noduleinitiation, but only partially the nodule growth phenotype, and not the nitrogen fixation capacity. Among type-B Response Regulators acting downstream of CHKs, RRB3 has been selected to perform protein deletions, revealing a positive role RRB3 in nodulation. Transcriptomic data indicating an epidermis MtCRE1 regulation during a « symbiotic traitment », functional approaches showed a negative role of cytokinins and MtCRE1 pathway in epidermis in response to « symbiotic conditions ». chk mutants have been generated in Pisum sativum. Ultimately, the aim of these researches is to set the bases to select in legume species of agronomic interest a genotype tolerant to biotic and abiotic stresses without affecting beneficial symbioses.

En biologie développementale, l'étude d'organismes modèles vise à comprendreles mécanismes génétiques responsables de la morphogenèse chez le vivant. Lamicroscopie confocale à fluorescence permet aujourd'hui d'observer in vivo àl'échelle de la cellule et avec une haute fréquence temporelle le développementd'organismes. Les séquences d'images 3D+t ainsi obtenues nécessitent d'avoirdes outils de traitement d'images adaptés.Dans cette thèse, nous construisons des outils dédiés à l'étude dudéveloppement de deux organismes, l'embryon de l'ascidie Phallusiamammillata et le bouton floral d'Arabidopsis thaliana.Nous développons d'abord une méthode de comparaison de segmentationsadaptée aux images de tissus épithéliaux d'organismes en développement.Nous nous appuyons sur cet outil pour valider notre seconde contribution quiporte sur la mise en place d'un outil de détection et de reconstruction demembranes cellulaires conçu afin de procéder à la segmentation de cellulesdans les images d'ascidies et d'arabidopsis.Nous utilisons ensuite l'outil de segmentation de membranes précédemmentintroduit pour construire une stratégie de recalage spatial inter-individusappliquée aux embryons d'ascidies. Enfin, nous élaborons une stratégie derecalage spatio-temporel inter-individus appliquée à des séquences d'images 3Dde méristèmes floraux / In developmental biology, the study of model organisms aims for theunderstanding of genetic mechanisms responsible of morphogenesis. Today,fluorescent confocal microscopy is a means for in vivo imaging of developingorganisms at cell level with a high spatio-temporal resolution. To handle such3D+t image sequences, adapted computer-assisted methods are highlydesirable.In this thesis, we build dedicated tools for the study of two developingorganisms, the ascidian Phallusia mammillata's embryo and the Arabidopsisthaliana's floral meristem.We first develop a method for segmentation comparison adapted to developingorganism epithelial tissue images. This tool is then used to validate our secondcontribution that is about the development of a cell membranes detection andreconstruction tool for cell shape segmentation process applied to ascidian andarabidopsis images.We then use the previously introduced membrane detection tool to build aninter-individual spatial registration strategy applied to ascidian embryo images.Finally, we develop an inter-individual spatio-temporal registration strategyapplied to 3D image sequences of arabidopsis floral meristems

La régénération in vitro est un processus complexe largement utilisé pour la multiplication végétative ainsi qu'en recherche fondamentale pour étudier l'organogenèse. Malgré les diverses applications de la caulogenèse in vitro, les mécanismes de régulation impliqués restent mal caractérisés. Avant le début de mon doctorat, nous avons identifié un mutant d'Arabidopsis thaliana chez lequel un défaut du complexe I de la chaîne de transport d'électrons mitochondriale (CTEm) entraîne une augmentation du taux de régénération comparé au sauvage, mesurée sur des cals issus de protoplastes. Au début de mon projet doctoral, j'ai confirmé le lien entre le dysfonctionnement respiratoire et l'augmentation des taux de régénération en utilisant un inhibiteur spécifique du complexe I appelé roténone. Pour comprendre ce phénomène, j'ai étudié les mécanismes moléculaires et biochimiques liant la respiration mitochondriale et l'organogenèse in vitro. J'ai analysé différents mutants affectés dans l'activité du complexe I et conclu que le retard de croissance qui en découle est positivement corrélé avec le taux de régénération. Pour comprendre comment les perturbations de la CTEm affectent la formation des bourgeons, j'ai comparé les profils d'expression des gènes dans des tissus mutants du complexe I et dans des cals traités avec la roténone. Les résultats obtenus montrent, d’une part, que le profil d’expression des gènes est différent chez le sauvage et chez les mutants du complexe I et, d’autre part, que la roténone induit un stress oxydatif, inhibe la prolifération cellulaire et module les régulations hormonales. J'ai confirmé que la réponse oxydative induite par la roténone est rapidement relayée dans le cytosol en utilisant un bio-senseur de l’état redox cellulaire. Nos résultats suggèrent un lien de causalité entre un stress oxydatif induit par des perturbations respiratoires et la hausse du taux de régénération. Nos travaux pointent vers des méthodes alternatives pour améliorer l'efficacité de l'organogenèse in vitro par inhibition transitoire d'activités mitochondriales. / In vitro shoot regeneration is a complex process routinely used for vegetative propagation and to study plant organogenesis. Despite multiple applications of in vitro shoot initiation, the regulatory mechanisms involved remain poorly understood. Prior to the beginning of my PhD thesis, we identified an Arabidopsis thaliana mutant in which a defect in the complex I of the mitochondrial electron transport chain (mETC) results in a higher shoot regeneration rate compared to wild type, measured on protoplast-derived calli. At the beginning of my PhD project, I confirmed the link between the respiratory defect and the shoot regeneration boost with a specific complex I inhibitor called rotenone. To understand this phenomenon, I investigated the molecular and biochemical mechanisms linking mitochondrial respiration and shoot organogenesis. For this purpose, I analyzed different mutants affected in the complex I activity and concluded that the resulting growth retardation is positively correlated with the regeneration rate. To understand how mETC perturbations promote shoot regeneration, I compared gene expression profiles in complex I mutant tissues and in calli treated with rotenone. Our data show, on the one hand, that gene expression profiles are different in complex I mutants and, on the other hand, that rotenone induces an oxidative stress, inhibits cell proliferation, and modulate hormonal regulations. I confirmed that the oxidative response induced by rotenone is rapidly relayed in the cytosol with a redox- sensitive biosensor. Altogether, our results suggest a causal link between an oxidative stress caused by respiratory impairments and shoot regeneration enhancement. Our findings point to alternative methods to promote in vitro organogenesis via transient inhibition of mitochondrial activities.

Plants have two organelles outside the nucleus which carry their own DNA, mitochondria and chloroplasts. These organelles are descendants of bacteria that were engulfed by their host according to the endosymbiotic theory. Over time, DNA has been exchanged between these organelles and the nucleus. Two polymerases, DNA Polymerases Gamma I and II, are encoded in the nucleus and remain under nuclear control, but are transported into the mitochondria and chloroplasts. DNA polymerases gamma I and II are two organelle polymerases which have been studied through sequence analysis and shown to localize to both mitochondria and chloroplasts. Little has been done to characterize the activities of these polymerases. Work in tobacco showed the homology of these polymerases to each other and to DNA Polymerase I in bacteria. They have been characterized as being part of the DNA Polymerase A family of polymerases. In my research I have studied the effect of T-DNA insertions within the DNA Polymerase Gamma I and II genes. Since these DNA Polymerases are targeted to the mitochondria and chloroplasts, I studied the effect of knocking out these genes. A plant heterozygous for an insert in DNA Polymerase Gamma I grows slightly slower than wild type plants with an approximately 20% reduction in mitochondrial and chloroplast DNA copy number. A plant homozygous for an insert in this same gene has a drastic phenotype with stunted plants that grow to around 1 inch tall, with floral stems, and have an approximately 50-55% reduction in mitochondrial and chloroplast DNA copy number. Wild type plants can grow to a height of 12-18 inches with floral stems as a comparison. A plant heterozygous for an insert in the DNA Polymerase Gamma II gene grows slightly slower than wild type plants and has an approximately 15% reduction in mitochondrial DNA copy number and a 50% reduction in chloroplast DNA copy number. These plants also produce much less seed than do other mutants and wild type plants.

No description available.

Le cuivre (Cu) est un nutriment essentiel à la vie des organismes mais aussi, lorsqu’il est présent en excès, un constituant toxique de la cellule. Pour faire face à des concentrations élevées en Cu dans l’environnement, les plantes ont développé des mécanismes complexes d’homéostasie et de tolérance au Cu. L’objectif de ce travail est d’apporter une contribution à la compréhension de ces mécanismes en utilisant la plante modèle Arabidopsis thaliana. Dans un premier temps, nous avons montré que l’excès de Cu2+ entraînait une réorganisation de l’architecture du système racinaire caractérisée par une inhibition de la croissance de la racine primaire et l’augmentation de la densité de racines latérales. Nous avons mis en évidence plusieurs processus métaboliques qui pourraient être impliqués dans cette réorganisation, tels que des changements dans l’homéostasie minérale, le statut hormonal, et la production de lignine. Une approche de génétique classique a ensuite été entreprise afin de mieux comprendre les composants moléculaires impliqués dans cette réponse. Un criblage de mutants a été effectué sur excès de Cu2+ dans le but d’isoler des mutants présentant un phénotype racinaire altéré par le Cu2+. Un mutant sensible au Cu2+ (appelé cop29) a été sélectionné en raison de sa forte inhibition de croissance racinaire sur excès de Cu2+. Le clonage positionnel du mutant, combiné avec des approches génomiques, a permis d’identifier le gène At3g14190 comme étant le gène muté responsable du phénotype de cop29. Ce gène encode une protéine de fonction encore inconnue. La caractérisation phénotypique de cop29 a révélé que le mutant était également sensible à l’excès de Zn2+, Mn2+ et Na+. De plus, nous avons montré qu’en présence d’un excès de Cu2+ ou de NaCl le mutant présentait des concentrations en K+ significativement plus faibles que le type sauvage. Etant donné que le maintien de l’homéostasie du K+ joue un rôle essentiel dans la tolérance des plantes à l’excès de Cu ou de NaCl, nous avons émis l’hypothèse que ces faibles concentrations en K+ pourraient être la cause du phénotype de cop29. Par ailleurs, l’utilisation des banques de données génomiques et protéomiques a mis en avant que la protéine COP29 pourrait également jouer un rôle dans la régulation du cycle cellulaire. Les perspectives consisteront à découvrir la fonction de la protéine COP29 et contribueront ainsi à mettre en évidence un nouveau composant moléculaire impliqué dans la tolérance des plantes aux stress. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

No description available.

Nitric oxide (NO) and S-nitrosothiols (SNOs) are widespread signalling molecules that regulate immunity in animals and plants (Wendehenne et al., 2001). Previously, we have reported that Arabidopsis thaliana S-nitrosoglutathione reductase, (AtGSNOR1) modulates the extent of total cellular SNO formation, which subsequently regulates multiple modes of plant disease resistance (Feechan et al., 2005). Loss-of-function mutations in AtGSNOR1, leading to increased SNO levels, have recently been shown to result in S-nitrosylation of the key defence regulators NPR1 and AtSABP3, blunting their activity and subsequently leading to increased pathogen susceptibility (Tada et al., 2008; Wang et al., 2009). Thus, inhibiting AtGSNOR1 function leading to increased SNOs, would potentially provide a good strategy for bacterial effector proteins, delivered by the type III secretion system (TTSS), to promote infection. AtGSNOR1 is constitutively expressed in all organs in Arabidopsis and its expression is induced by wounding stress avirulent and non-host pathogen. Using gas phase chemiluminescence, we show that infection with Pseudomonas syringae pv. tomato strain DC3000 (PstDC3000) resulted in increase SNO levels which is TTSS. At the same time, RT-PCR and GUS analysis indicated that AtGSNOR1 expression was transiently suppressed by PstDC3000 which is also TTSS-dependent. Therefore, PstDC3000 infection suppresses denitrosylase function of AtGSNOR1 to increase SNO levels and this virulence effect is delivered by at least one of the effector protein secreted through TTSS. Several putative cis-acting elements were identified in AtGSNOR1 promoter through deletion analysis including GT-box, W-box and MYB/MYC binding motif. These elements comprise of positive and negative regulators which are critical for the induction and suppression of AtGSNOR1 in response to pathogen infection. A few transgenic plants expressing effector proteins were selected and tested for their suppressive effect on AtGSNOR1 expression during PstDC3000 infection. HopAM1 effector proteins showed the ability to suppress AtGSNOR1 when expressed in planta.

Thesis (PhD)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: The raffinose family of oligosaccharides (RFOs) are α1,6-galactosyl extensions of sucrose (Suc-Galn) unique to the plant kingdom. Their biosynthesis is mediated via α1,6-galactosyltransferases which catalyse the formation of raffinose (Raf, Suc-Gal1), stachyose (Sta, Suc-Gal2) and higher oligomers (Suc-Galn, n ≥ 13) in a stepwise manner. RFOs are well known for their historical roles as phloem translocates and general carbon storage reserves. In recent years their physiological roles have expanded to include potential functions in global plant stress-responses, where correlative mass increases are associated with abiotic stresses such as desiccation, salinity and low temperatures and, to a lesser extent biotic stress (pathogen infection). This study focused on (i) the functional characterisation of a putatively annotated stachyose synthase from Arabidopsis seeds (RS4, At4g01970), (ii) dissection of the proposed functional role of the RFO precursor galactinol in biotic stress tolerance using the Arabidopsis/Botrytis cinerea pathosystem and, (iii) an attempt to engineer long-chain RFOs into Arabidopsis by constitutive over-expression of the unique RFO chain elongation enzyme galactan:galactan galactosyltransferase (ArGGT) from Ajuga reptans. In Arabidopsis Raf is the only RFO known to accumulate in leaves, strictly during conditions of abiotic stress. However, seeds accumulate substantial amounts of both Raf and Sta. While RFO physiology in Arabidopsis leaves and roots is quite well characterised, little is known about the RFO physiology in the seeds. Apart from a single enzyme being described to partially contribute to seed Raf accumulation (RS5, At5g40390), no other RFO biosynthetic genes are known. In this work we functionally characterised an α1,6-galactosyltransferase putatively annotated as a stachyose synthase (RS4, At4g01970) in the Arabidopsis database. Using two insertion mutants (atrs4-1 and 4-2) we demonstrated Sta deficiency in mature seeds. A double mutant with the recently characterised RS5, shown to partially be responsible for Raf accumulation in mature seeds was completely deficient in seed RFOs. This provided the first hint that RS4 could potentially also be involved in Raf biosynthesis. Seed specific expression of RS4 was deregulated by constitutive over-expression in wild-type (Col-0) and the atrs5 mutant background (RS and Raf deficient). Both Raf and Sta unusually accumulated in Col-0 leaves over-expressing RS4, under normal growth conditions. Further, leaf crude extracts from atrs5 insertion mutants (RS and Raf deficient) over-expressing RS4 showed enzyme activities for both RS and SS, in vitro. Collectively our findings have physiologically characterised RS4 as a RFO synthase responsible for Sta and, partially Raf (along with RS5) accumulation during Arabidopsis seed development. The galactosyl donor in RFO biosynthesis, galactinol (Gol) has recently been implicated in biotic stress signalling (pathogen response) in cucumber, tobacco and Arabidopsis. Those studies focused exclusively on Gol in their experimental approaches using both over-expression (tobacco, Arabidopsis) and loss-of-function (Arabidopsis) strategies. However, they did not address the invariable accumulation of Raf that is routinely obtained from such over-expression strategies. We therefore investigated if Raf could play a functional role in induced systemic resistance (ISR), a well-studied mechanism employed by plants to combat necrotrophic pathogens such as Botrytis cinerea. To this end we looked to the RS5 mutant backgrounds (Raf deficient but Gol hyper-accumulating) reasoning that the Gol accumulating mutants should be resistant to B. cinerea (as previously described for transgenic over-expression of GolS1 isoforms in tobacco and Arabidopsis). Such findings would then preclude a role for Raf, since the system would be Raf deficient. Surprisingly, two independent T-DNA insertion mutants for RS5 (atrs5-1 and 5-2) were equally hypersensitive to B. cinerea infection as two independent T-DNA insertion mutants for GolS1 (atgols1-1 and 1-2). The hyper-sensitivity of the GolS1 mutant background has previously been demonstrated. The RS5 mutant backgrounds accumulate substantial amounts of Gol, comparable to those reported for transgenic plants (tobacco and Arabidopsis) where pathogen resistance was reported. Further, during the course of our investigations we discovered that both AtGolS1 mutants also accumulated substantial amounts of both Gol and Raf under normal growing conditions. This was not reported in previous studies. Collectively our findings argue against a role for either Gol or Raf being responsible for the induction/signalling of ISR. However, we do not preclude that the RFO pathway is somehow involved, given the previous reports citing pathogen resistance when GolS1 genes are over-expressed. We are further investigating a potential role for the GolS transcript and/or protein being the component of the suggested signalling function in ISR. The unique enzyme from A. reptans (galactan:galactan galactosyltransferase, ArGGT) is able to catalyse the formation of higher oligomers in the RFO pathway without the use of Gol as a galactosyl donor but rather, using RFOs themselves as galactose donors and acceptors (Gol-independent biosynthesis). We constitutively over-expressed ArGGT in Arabidopsis as a way to engineer long-chain RFO accumulation to further dissect a role for them in improving freezing tolerance. To this end we have been unsuccessful in obtaining RFOs higher than Sta (which occurred in extremely low abundance) in the leaves. Since ArGGT would appear to show substrate preference for Sta, and Arabidopsis seeds accumulate substantial quantities of Sta, we further analysed the seed water soluble carbohydrate (WSC) profiles of three independent transgenic lines but detected no additional RFO oligomers beyond the normally accumulating Raf and Sta. We suggest further strategies to improve this approach (Chapter 4). Collectively this work represents case studies of RFOs in seed physiology, their abilities/requirement in biotic stress and the use of unique enzymes to engineer long-chain RFO accumulation using the Arabidopsis model. At the time of submission of this dissertation the following contributions have been made to the general scientific community: (i) Presentation of chapter 2 at the 26th International Conference for Arabidopsis Research (26th ICAR, 2015, Paris, France) and, (ii) Submission of chapter 2 as a manuscript presently under peer review for possible publication in Plant and Cell Physiology. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die raffinose familie van oligosakkariede (RFO) is α1,6-galactosyl uitbreidings van sukrose (Suc-Galn) uniek aan die plante koningryk. Hul biosintese word bemiddel deur α1,6-galactosyltransferases wat in 'n stapsgewyse manier die vorming van raffinose (Raf, Suc-Gal1), stachyose (Sta, Suc-Gal2) en hoër oligomere (Suc-Galn, n ≥ 13) kataliseer. RFOs is bekend vir hul historiese rol as floëem translokate en algemene koolstof reserwes. Meer onlangs was hul fisiologiese rolle uitgebrei om potensiële funksies te vervul in globale plant stres-reaksies, waar korrelatiewe massa toenames geassosieer word met abiotiese stresfaktore soos uitdroging, soutgehalte en lae temperature en tot 'n mindere mate biotiese stres (patogeen infeksie). Hierdie studie fokus op (i) die funksionele karakterisering van 'n tentatief ge-annoteerde stachyose sintase van Arabidopsis sade (RS4, At4g01970), (ii) disseksie van die voorgestelde funksionele rol van die RFO voorloper galactinol in biotiese stres verdraagsaamheid, met behulp van die Arabidopsis/Botrytis cinerea patogeen sisteem en (iii) 'n poging om 'n lang-ketting RFOs in Arabidopsis te inisieer deur konstitutiewe oor-uitdrukking van die unieke RFO ketting-verlengings ensiem galactan:galactan galactosyltransferase (ArGGT) afkomstig van Ajuga reptans. In Arabidopsis is Raf die enigste RFO bekend daarvoor om te versamel in die blare, ekslusief tydens toestande van abiotiese stres. Maar, sade versamel aansienlike konsentrasies van beide Raf en Sta. Terwyl RFO fisiologie in Arabidopsis (blare en wortels) baie goed gekenmerk is, is min bekend oor die RFO fisiologie in die saad. Afgesien van 'n enkele ensiem wat beskryf word om gedeeltelik by te dra tot Raf versameling (RS5, At5g40390), is geen ander RFO biosintetiese gene bekend in saad nie. In hierdie werk beskryf ons die funksionele karakterisering van ‘n α1,6-galactosyltransferase wat tenetatief ge-annoteer word as 'n stachyose sintase (RS4, At4g01970) in die Arabidopsis databasis. Met die gebruik van twee invoegings mutante (atrs4-1 en 4-2) het ons die verlies van Sta in volwasse sade gedemonstreer. RFOs was heeltemal absent in sade van 'n dubbele mutant met die onlangs gekarakteriseerde RS5 (verantwoordelik vir gedeeltelike Raf versameling in volwasse sade). Dit het die eerste aanduiding daargestel dat RS4 potensieel ook betrokke kan wees in Raf biosintese. Saad-spesifieke uitdrukking van RS4 was gedereguleer deur konstitutiewe oor-uitdrukking in wilde-tipe (Col-0) en die atrs5 mutant agtergrond (RS en Raf gebrekkig). Oor-uitdrukking van RS4 in Col-0 blare het gelei tot beide buitengewone Raf en Sta konsentrasies, onder normale groeitoestande. Verder, oor-uitdrukkingvan RS4 in atrs5 invoeg mutante (waar beide RS en Raf absent is) het in vitro ensiemaktiwiteite vir beide RS en SS getoon. Gesamentlik beskryf ons bevindinge die fisiologies karakterisering van RS4 as 'n RFO sintase, verantwoordelik vir Sta en gedeeltelik Raf (saam met RS5) sintese tydens Arabidopsis saad ontwikkeling. Die galactosyl skenker in RFO biosintese, galactinol (Gol), was onlangs beskryf om ‘n rol te speel in biotiese stres (patogeen reaksie) in komkommer, tabak en Arabidopsis. Daardie studies het uitsluitlik gefokus op Gol in hul eksperimentele benaderings deur die gebruik van beide oor-uitdrukking (tabak, Arabidopsis) en die verlies-van-funksie (Arabidopsis) strategieë. Maar hulle het nie die onveranderlike opeenhoping van Raf, wat gereeld verky word uit sulke oor-uitdrukking strategieë, aangespreek nie. Ons het dus ondersoek of daar 'n funksionele rol vir Raf in geïnduseerde sistemiese weerstand (ISR) kan wees. ISR is 'n goed-bestudeerde meganisme wat deur plante ge-implementeer word om nekrotrofiese patogene soos Botrytis cinerea te beveg. Vir hierdie doel het ons gekyk na die RS5 mutant agtergronde (absent in Raf, maar hiper-akkumulasie van Gol) met die redenasie dat die Gol akkumulerende mutante weerstandbiedig teen B. cinerea moet wees (soos voorheen beskryf vir transgeniese oor-uitdrukking van GolS1 in tabak en Arabidopsis). Sulke bevindings verhinder dan 'n rol vir Raf, aangesien die stelsel geen Raf akkumuleer nie. Verbasend, twee onafhanklike T-DNA invoeg mutante vir RS5 (atrs5-1 en 5-2) was ewe hiper-sensitief vir B. cinerea infeksie as twee onafhanklike T-DNA invoeg mutante vir GolS1 (atgols1-1 en 1-2). Die hiper-sensitiwiteit van die GolS1 mutant agtergrond was reeds voorheen gedemonstreer. Die RS5 mutant agtergronde versamel aansienlike konsentrasies van Gol, vergelykbaar met dié berig vir transgeniese plante (tabak en Arabidopsis) waar patogeen-weerstandbiedigheid aangemeld is. Verder, in die loop van ons ondersoeke het ons ontdek dat beide AtGolS1 mutante ook aansienlike konsentrasies van beide Gol en Raf onder normale groei-toestande akkumuleer. Dit was nie aangemeld in die vorige studies nie. Gesamentlik argumenteer ons bevindinge teen 'n rol vir óf Gol, of Raf, tydens die induksie van ISR. Alhoewel, ons elimineer nie ‘n rol vir die RFO padweg nie, gegewe dat oor-uitdrukking van GolS1 gene tydens patogeen-weerstandbiedigheid in vorige verslae verwysig was. Ons ondersoek verder 'n moontlike rol vir die aanwesigheid van die GolS transkrip en/of proteïen as ‘n moontlike komponent van die voorgestelde funksie in ISR. Die unieke ensiem van A. reptans (galactan:galactan galactosyltransferase, ArGGT) is in staat om die vorming van hoër oligomere in die RFO pad te kataliseer sonder die gebruik van Gol as 'n skenker galactosyl, maar eerder, met behulp van die RFO's hulself as galaktose skenkers en aanvaarders (Gol-onafhanklike biosintese). Ons het ArGGT konstitutief ooruitgedruk in Arabidopsis as 'n manier om 'n lang-ketting RFO akkumulasie daar te stel met die doel om 'n rol vir hulle in die verbetering van vriestoleransie verder te ontleed. Ons was tot dusver onsuksesvol in die verkryging van RFOs hoër as Sta in die blare (wat akkumuleer het in 'n baie lae konsentrasie). Sedert ArGGT ‘n affiniteit vir Sta as substraat toon, en Arabidopsis sade versamel aansienlike hoeveelhede Sta, het ons verder die saad water oplosbare koolhidraat (WSC) profiele van drie onafhanklike transgeniese lyne ontleed, maar bespeur geen bykomende RFO oligomere buite die normale Raf en Sta konsentrasie nie. Ons stel verdere strategieë voor om hierdie benadering (Hoofstuk 4) te verbeter. Gesamentlik verteenwoordig hierdie werk gevallestudies van RFOs in saadfisiologie, hul vermoëns/vereiste in biotiese stres en die gebruik van unieke ensieme om lang-ketting RFO akkumulasie daar te stel met behulp van die Arabidopsis model. Teen die tyd van die indiening van hierdie tesis was die volgende bydraes gemaak aan die algemene wetenskaplike gemeenskap: (i) Aanbieding van hoofstuk 2 op die 26ste Internasionale Konferensie vir Arabidopsis Navorsing (26ste ICAR, 2015, Parys, Frankryk), en (ii) indiening van hoofstuk 2 as 'n manuskrip tans onder nasiening vir moontlike publikasie in die joernaal ‘Plant and Cell Physiology’.

published_or_final_version / abstract / Botany / Master / Master of Philosophy