Identyfikacja i charakterystyka mikroRNA biorących udział w procesie rozmnażania generatywnego u Marchantia polymorpha
Loading...
Date
2019
Authors
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Identification and characterization of microRNAs involved in sexual reproduction of Marchantia polymorpha
Abstract
Głównym celem projektu była identyfikacja cząsteczek mikroRNA zaangażowanych w rozmnażanie płciowe wątrobowca - Marchantia polymorpha. Do tej pory zidentyfikowano mikrotranskryptom dwóch gatunków wątrobowców: Pellia endiviifolia i M. polymorpha. W tej pracy doktorskiej przeprowadziłam głębokie sekwencjonowanie małych cząsteczek RNA (sRNA NGS) w celu zidentyfikowania zestawu miRNA specyficznych tylko dla wątrobowców,a następnie poziom ekspresji wybranych rodzin miRNA potwierdzono techniką northern blot. W projekcie wykonano również głębokie sekwencjonowanie degradomu Marchantia, które pozwoliło na znalezienie docelowych mRNA dla wybranych „wątrobowcowo-specyficznych” rodzin miRNA. Spośród wszystkich analizowanych cząsteczek miRNA szczególną uwagę zwraca Mpo-miR11889, który w tej pracy został przedstawiony bardziej szczegółowo. MiR11889 ulega ekspresji na wykrywalnym poziomie tylko w plemniach Marchantia. Jego docelowym mRNA jest transkrypt genu fosfatazy o podwójnej specyficzności DUSP12 (MpDUSP12). Mutanty CRISPR/Cas9 ∆MIR11889ge roślin męskich wykazują zaburzenia odnośnie lokalizacji plemni w anteridioforach Marchantia. Mutanty z nadekspresją białka MpDUSP12 wykazują podobne nieprawidłowości w rozmieszczeniu plemni. Eksperymenty zapłodnienia z użyciem roślin męskich i żeńskich ∆MIR11889ge wykazały, że wzrost poziomu MpDUSP12 w Marchantia wpływa radykalnie obniża wydajność tworzenia sporangium i prawidłowy rozwój sporofitu i sporów. Wyniki pracy zwracają uwagę na istotną rolę fosfatazy DUSP12 w rozmnażaniu generatywnym wątrobowców.
The main goal of this project was to identify microRNAs involved in the sexual reproduction of the common liverwort - Marchantia polymorpha. To date, microtranscriptomes from two liverwort species were investigated: Pellia endiviifolia and M. polymorpha. In this dissertation, we performed sRNA NGS to identify the liverwort-specific set of miRNAs and to investigate their potential role in the sexual reproduction of Marchantia. The expression level of the selected miRNAs was confirmed by the northern-blot technique. We then preformed degradome sequencing that allowed us to find putative targets for selected miRNA families. Among all analyzed miRNAs, Mpo-miR11889 attracts particular attention and in this thesis is presented in more detail. Mature miR11889 is expressed at a detectable level only in the Marchantia antheridiophores. This miRNA targets DUAL SPECIFITY PHOSPHATASE 12 protein (MpDUSP12). ∆MIR11889ge male plants exhibit abnormalities regarding the location of antheridia in the antheridiophores. Mutants overexpressing MpDUSP12 protein in male thalli exhibit similar irregularities on the distribution of antheridia. Fertilization experiments using ∆MIR11889ge male and female plants, revealed that the upregulation of MpDUSP12 in Marchantia affects efficiency of fertilization, proper sporophyte development, which in turn results in an increased level of degenerated spores or even in the lack of a sporophyte. These results elucidate a vital role of DUSP12 in the sexual reproduction of early land plants as well as importance of its level regulation in antheridophores via miRNA.
The main goal of this project was to identify microRNAs involved in the sexual reproduction of the common liverwort - Marchantia polymorpha. To date, microtranscriptomes from two liverwort species were investigated: Pellia endiviifolia and M. polymorpha. In this dissertation, we performed sRNA NGS to identify the liverwort-specific set of miRNAs and to investigate their potential role in the sexual reproduction of Marchantia. The expression level of the selected miRNAs was confirmed by the northern-blot technique. We then preformed degradome sequencing that allowed us to find putative targets for selected miRNA families. Among all analyzed miRNAs, Mpo-miR11889 attracts particular attention and in this thesis is presented in more detail. Mature miR11889 is expressed at a detectable level only in the Marchantia antheridiophores. This miRNA targets DUAL SPECIFITY PHOSPHATASE 12 protein (MpDUSP12). ∆MIR11889ge male plants exhibit abnormalities regarding the location of antheridia in the antheridiophores. Mutants overexpressing MpDUSP12 protein in male thalli exhibit similar irregularities on the distribution of antheridia. Fertilization experiments using ∆MIR11889ge male and female plants, revealed that the upregulation of MpDUSP12 in Marchantia affects efficiency of fertilization, proper sporophyte development, which in turn results in an increased level of degenerated spores or even in the lack of a sporophyte. These results elucidate a vital role of DUSP12 in the sexual reproduction of early land plants as well as importance of its level regulation in antheridophores via miRNA.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Niniejsza praca doktorska powstała dzięki dofinansowaniu w ramach grantów uzyskanych z Narodowego Centrum Nauki NCN („PRELUDIUM 7”: UMO-2014/13/N/NZ3/00321 i „ETIUDA 5”: UMO-2017/24/T/NZ3/00134) oraz ze środków Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego dla Poznańskiego Konsorcjum RNA „KNOW”; decyzja numer: 01/KNOW2/2014.
Keywords
Marchantia, mikroRNA, rozmnażanie generatywne, anteridiofory, archegoniofory, microRNA, sexual reproduction, antheridiophores, archegoniophores