Advances in chemical and bio-technology have helped boost modern agriculture with increased food productivity and consequently, impacted the environment leading to more saline and drought prone arable lands. Mandate of world food security heavily depends on crop improvement and developing strategies to increase abiotic stress tolerance. The use of rhizobacteria and their excreted compounds is a contextually safe and viable option. Lipo-chito-oligosaccharide (LCO) from Bradyrhizobium japonicum 532C and Thuricin 17 (Th17) from Bacillus thuringiensis NEB17 are bacterial signal compounds promoting plant growth in legumes and non-legumes. The effect of these compounds at proteome level under unstressed and salt stressed conditions on Arabidopsis thaliana was studied using root drench method. The phytohormones in Arabidopsis thaliana rosettes were differential expressed at 24 h treatment. At the proteome level, > 2-fold changes in the activation of the carbon and energy metabolism pathway proteins in both LCO and Th17 were observed in comparison to control. At 250 mM NaCl stress, the control plants under osmotic-shock shut down most of the carbon-metabolism and up-regulated the energy-metabolism and antioxidant pathways, while the LCO and Th17 with salt stress retained some of the Light harvesting complex, Photosystem I and II proteins along with the up-regulation of energy and antioxidant pathways suggesting that the rosettes were able to amend the salt stress better when treated with LCO and Th17.Soybean (Absolute RR) germination for salt tolerance suggested that LCO and Th17 helped seeds germinate the best at 100 mM NaCl. The proteome suggested efficient and speedier partitioning of storage proteins, up-regulation of carbon, nitrogen and energy metabolisms in LCO and Th17 seeds in comparison with controls both under optimal and salt stress. These findings suggest that the Arabidopsis rosettes and the soybean germinating seeds alter their proteome based on bacterial signals and on stress. The specificity of this response plays a crucial role in the plants life cycle, and understanding this response is of importance in commercial application. / Les progrès de la chimie et de la biotechnologie ont contribué à stimuler l'agriculture moderne et la productivité accrue de nourriture. La conséquence en est l'impact sur l'environnement rendant les terres arables plus sujettes à la salinité et à la sécheresse. La sécurité alimentaire mondiale dépend fortement de l'amélioration des cultures et du développement de stratégies visant à accroître la tolérance aux stress abiotiques. L'utilisation de rhizobactéries et de leurs composés excrétés est dans ce contexte une option sécuritaire et viable.Le lipo-chito-oligosaccharide (LCO) du Bradyrhizobium japonicum 532C et le Thuricin 17 (Th17) du Bacillus thuringiensis NEB17 sont des composés de signaux de bactéries favorisant la croissance des plantes dans les légumineuses et les non-légumineuses. L'effet de ces composés au niveau du protéome d'Arabidopsis thaliana, sans stress et avec le stress du sel, a été étudié en utilisant la méthode par trempage de racine. Les phyto-hormones dans les rosettes d'Arabidopsis thaliana ont été exprimées de manière différentielle lors du traitement de 24h. Au niveau du protéome, des changements 2 fois supérieurs en comparaison au témoin ont été observés dans l'activation des protéines de la voie métabolique énergétique du carbone, pour LCO et pour Th17. Sous un stress produit par 250 mM de NaCl, les plants témoins sous choc osmotique ont diminué la plupart du métabolisme du carbone, et régulé à la hausse les voies du métabolisme énergétique et antioxydant ; tandis que LCO et Th17 sous stress salin ont conservé une partie du complexe de capture de la lumière, les protéines de Photosystem I et II, et régulé positivement les voies énergétiques et antioxydants. Cela suggère que les rosettes furent en mesure de modifier positivement le stress salin lorsque traitées avec LCO et Th17.La germination des graines de soja (Absolute RR) pour la tolérance au sel, a montré que LCO et Th17 aident les graines à germer de manière optimale avec 100 mM de NaCl. Pour les graines avec LCO et Th17 et par rapport aux témoins à la fois sous stress optimal et salin, le protéome suggère: une séparation des protéines de stockage éfficace et plus rapide, et la régulation à la hausse des métabolismes du carbone, de l'azote et énergétiques.Ces résultats démontrent que les rosettes d'Arabidopsis et les graines de soja en germination modifient leur protéome selon les signaux bactériens et le stress. La spécificité de cette réponse joue un rôle crucial dans le cycle de vie des plantes, et la compréhension de cette réponse est d'importance dans son application commerciale.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.123197 |
| Date | January 2014 |
| Creators | Subramanian, Sowmyalakshmi |
| Contributors | Donald L Smith (Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Doctor of Philosophy (Department of Plant Science) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically submitted theses |
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