Μελέτη της έκφρασης του γονιδίου YUC4 σε ετεροεμβολιασμένα σπορόφυτα καρπουζιού υπό την επίδραση διαφορετικών πηγών φωτισμού
Creators: name: Δρακούλη, Χριστίνα Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Εμβολιασμός καρπουζιού
Γονιδιακή έκφραση
Δίοδοι εκπομπής φωτεινής ακτινοβολίας
Watermelon grafting
Gene expression
Light-emitting diodes (LED)

description: Το καρπούζι (Citrullus lanatus) αποτελεί μία οικονομικά σημαντική καλλιέργεια τόσο στην Ελλάδα, όσο και παγκοσμίως. Η εγκατάσταση της καλλιέργειας αυτής γίνεται σε μεγάλο βαθμό με τη χρήση εμβολιασμένων σποροφύτων καρπουζιού, για την αντιμετώπιση βιοτικών και αβιοτικών καταπονήσεων. Στην παρούσα διατριβή, μελετήθηκε η σχετική έκφραση του γονιδίου YUC4 που συμμετέχει στο βιοσυνθετικό μονοπάτι της αυξίνης, της πιο σημαντικής φυτοορμόνης, η οποία εμπλέκεται στη διαδικασία του εμβολιασμού σε σημαντικό βαθμό. Στόχος της έρευνας ήταν η μελέτη της σχετικής έκφρασης του γονιδίου YUC4 σε ετεροεμβολιασμένα σπορόφυτα καρπουζιού (υποκείμενο κολοκύθι) αμέσως μετά την εφαρμογή του εμβολιασμού και υπό την επίδραση διαφορετικών πηγών φωτισμού (LED, FL). Τα φυτικά είδη που μελετήθηκαν ήταν το καρπούζι «Celine F1», που χρησιμοποιήθηκε ως εμβόλιο (scion) και το διειδικό υβρίδιο κολοκυθιού (Cucurbita maxima × Cucurbita moschata) «TZ-148», που χρησιμοποιήθηκε ως υποκείμενο. Η έρευνα εφαρμόστηκε ξεχωριστά τόσο στο καρπούζι, όσο και στο κολοκύθι. Η έκφραση του γονιδίου μελετήθηκε κατά τη διάρκεια των αρχικών σταδίων της επούλωσης και συγκεκριμένα σε 3 διαφορετικά χρονικά στάδια, 0 ώρες πριν τον εμβολιασμό, καθώς και 20 λεπτά και 6 ώρες μετά τον εμβολιασμό. Πιο συγκεκριμένα για τον φωτισμό, μελετήθηκε η επίδραση 6 ωρών, λαμπτήρων φθορισμού, καθώς και λαμπτήρων LED (δίοδοι εκπομπής φωτεινής ακτινοβολίας) που εκπέμπουν ακτινοβολία μονοχρωματική ερυθρή (R), μονοχρωματική κυανή (B) και συνδυασμό ερυθρής-κυανής (88% ερυθρή-12% κυανή), μετά την εφαρμογή του εμβολιασμού. Κατά τη διεξαγωγή της έρευνας, σχεδιάστηκαν ειδικοί εκκινητές για την ενίσχυση του γονιδίου ενδιαφέροντος και του γονιδίου αναφοράς (ακτίνη) και εφαρμόστηκε RT-qPCR. Στη συνέχεια, έγινε σχετική ποσοτικοποίηση του γονιδίου της αυξίνης YUC4 με ανάλυση των δεδομένων της qPCR και ακολούθησε περαιτέρω ανάλυση όλων των αποτελεσμάτων. Από την ανάλυση, βρέθηκαν σημαντικές διαφορές στα επίπεδα γονιδιακής έκφρασης. Η έκφραση του γονιδίου YUC4 στο καρπούζι, αυξήθηκε στατιστικά σημαντικά και κατά την εφαρμογή εμβολιασμού και κατά την εφαρμογή των διαφορετικών πηγών φωτισμού, σε αντίθεση με το κολοκύθι. Το κολοκύθι φαίνεται να έχει διαφορετική απόκριση, καθώς η εφαρμογή της τεχνικής του εμβολιασμού και η επίδραση φωτισμού δεν οδήγησε σε στατιστικά σημαντικές αλλαγές στην έκφραση του γονιδίου YUC4. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εφαρμογή των λαμπτήρων φθορισμού και των λαμπτήρων LED αυξάνουν την έκφραση του γονιδίου στόχου στο εμβόλιο (καρπούζι). Πιο λεπτομερώς, τα θετικά αποτελέσματα των LED ήταν εφάμιλλα με των λαμπτήρων φθορισμού που αποτελεί την πιο συνηθισμένη πηγή τεχνητού φωτισμού. Συνακόλουθα, αποδείχθηκε ότι οι λαμπτήρες LED είναι ικανοί να αντικαταστήσουν τους λαμπτήρες φθορισμού χωρίς αρνητική επίδραση στη λειτουργία του γονιδίου YUC4 που συμμετέχει στο βιοχημικό μονοπάτι της αυξίνης, καθώς και πιθανών άλλων γονιδίων του εμβολιασμού. Επίσης, φαίνεται πως το γονίδιο YUC4 που σχετίζεται άμεσα με τη βιοσύνθεση αυξίνης στα φυτά, πιθανότατα ενεργοποιήθηκε στο εμβόλιο, κατά την εφαρμογή της τεχνικής εμβολιασμού και συγκεκριμένα κατά τη διαδικασία επούλωσης των πληγών στο σημείο εμβολιασμού, τονίζοντας τον ρόλο του στη θετική εξέλιξη του εμβολιασμού, στα φυτά της οικογένειας Cucurbitaceae.
description: Watermelon (Citrullus lanatus) is an economically important crop both in Greece and worldwide. The establishment of this crop is largely done with the use of grafted watermelon seedlings to deal with biotic and abiotic stresses. In this thesis, the relative expression of the YUC4 gene, which participates in the biosynthetic pathway of auxin, the most important phytohormone, which is involved in the grafting process to a significant extent, was studied. The aim of the research was to study the relative expression of the YUC4 gene in hetero-grafted watermelon seedlings (rootstock squash) immediately after the application of the grafting and under the effect of different light sources (LED, FL). The plant species that was studied were watermelon 'Celine F1’, used as scion and bispecific hybrid squash (Cucurbita maxima × Cucurbita moschata) 'TZ-148', used as rootstock. The research was applied separately to both watermelon and squash. Gene expression was studied during the initial stages of healing and specifically at 3 different time stages, 0 hours before grafting, as well as 20 minutes and 6 hours after grafting. Μore specifically for lighting, the impact of 6 hours, of fluorescent lamps, as well as LED lamps (light-emitting diodes) emitting narrow-band red (R) or blue (B), or red-blue combination (88% red-12% blue light) was studied, after applying the grafting. During the research, specific primers were designed to amplify the gene of interest and the reference gene (actin) and RT-qPCR was applied. Subsequently, relative quantification of the auxin gene YUC4 was performed by analysis of the qPCR data, followed by further analysis of all results. From the analysis, significant differences in gene expression level were found. The gene expression of YUC4 in watermelon, increased statistically significantly both during the application of grafting and during the application of the different light sources, in contrast to squash. The squash seems to have a different response, because the application of the grafting technique and the lighting impact did not lead to statistically significant changes in the expression of the YUC4 gene. The results showed that the application of fluorescent lamps and LED lamps increase the expression of the target gene in the graft (watermelon). In more detail, the positive effects of LEDs were on par with fluorescent lamps, which is the most common source of artificial lighting. Consequently, it was proved that LED lamps can replace fluorescent lamps without negative effect on the function of the YUC4 gene that participates in the biochemical pathway of auxin, as well as possible other genes of grafting. Also, it appears that the YUC4 gene, which is directly related to auxin biosynthesis in plants, was probably activated in the graft, during the application of the grafting technique and specifically during the healing process of the wounds at the grafting site, highlighting its role in the positive development of the grafting, in plants of the Cucurbitaceae family.