title: Gene regulation by small RNAs at different altitudes in Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae)
Creators: name: Fani, Arezoo
Publisher: name: :none
Year: 2019

description: Als Folge des Klimawandels müssen sich Pflanzen an neue ökologische Bedingungen anpassen. Die Pflanzenart Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae) bildet in den Südostalpen mehrfach zwei Ökotypen, die sich sowohl anhand der ökologischen als auch der morphologischen Merkmale voneinander unterscheiden. Dies erfolgte aufgrund der Anpassung an verschiedene Höhenlagen (alpine vs. Montane Vegetationsstufe). Vor allem weist der montane Ökotyp eine dichte Behaarung mit multizellulären Trichomen auf, was bei dem alpinen Ökotyp nicht vorhanden ist. Die Behaarung und weitere divergente Merkmale verleihen dem montanen Ökotyp einen selektiven Vorteil unter den heißeren und trockeneren Umweltbedingungen der montanen Stufe. Aus diesem Grund stellt dieses System ein nützliches Modell dar, das die Untersuchung der Anpassung von Alpenpflanzen an den Klimawandel ermöglicht. Ziel dieses Projektes ist, die möglichen Ursachen dieser phänotypischen und ökologischen Divergenz zu untersuchen. Es wurde die Regulation der Genexpression durch kleine RNAs (abgekürzt sRNAs) in alpinen und montanen Populationen von Heliosperma pusillum untersucht. Verschiedene Klassen von sRNA mit einer Länge von 20-22 bzw. 24 Nukleotiden wurden von Pflanzen extrahiert, die experimentell nebeneinander kultiviert wurden, um verschiedene Umweltfaktoren als Ursache für regulatorische Unterschiede auszuschließen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass einige der für Licht zuständigen Gene, vorwiegend durch 20-22 nt sRNAs (miRNA und tasiRNA) in den verschiedenen Ökotypen unterschiedlich reguliert werden. Dieses Ergebnis ist auf die unterschiedlichen Lichtregimes zurückzuführen, die die alpinen und montanen Ökotypen in ihren natürlichen Habitaten vorfinden. Darüber hinaus ist die regulatorische Aktivität der 20-22 nt sRNAs (miRNA und tasiRNA), die zu einer unterschiedlichen Regulation der Genen zwischen Ökotypen führt, in den verschiedenen Lokalitäten viel einheitlicher im Vergleich zu den 24 nt sRNAs (hetsiRNA).
description: As a response to climate change, plants may need adaption to new ecological conditions. The plant species Heliosperma pusillum (Caryophyllaceae) forms two stable ecotypes in the Southeastern Alps as a result of adaptation to different elevations (alpine vs. montane belt). The two ecotypes show different phenotypic/ morphological characters, most importantly, glabrous vs. ‘hairy’ plants, also different leaf anatomical traits. Since the divergence happened between ancestral alpine populations and derived mountain populations that adapted to hotter and drier habitats, this system could offer a useful model to analyze alpine plants’ responses to climate change. The aim of this project was to investigate the causes of this phenotypic and ecological divergence. More specifically, divergent regulations of gene expressions in alpine and montane populations of Heliosperma pusillum was investigated by analyzing of small RNAs from plants cultivated in a common garden. Based on this work, most importantly the differences in the light regimes received by alpine and montane ecotypes in their habitats caused the light related genes to be regulated (targeted) differently predominantly by 20-22 nt small RNAs (miRNA and tasiRNA) between these two ecotypes. Moreover, the number of overlapped differentially regulated genomic regions by tasiRNA and miRNA (20-22 nt) was higher in comparison to hetsiRNA (24 nt) among localities.