Home About Browse Search
Svenska


Regulation of phenology and the juvenility-to-maturity transition in trees

Klintenäs, Maria (2012). Regulation of phenology and the juvenility-to-maturity transition in trees. Diss. (sammanfattning/summary) Umeå : Sveriges lantbruksuniv., Acta Universitatis agriculturae Sueciae, 1652-6880 ; 2012:63
ISBN 978-91-576-7710-5
[Doctoral thesis]

[img]
Preview
PDF
3MB

Abstract

The juvenile reproductive phase refers to the period when young plants are unable to respond to inductive environmental signals to induce flowering. The length of this phase varies considerably between different species. In annuals, e.g., Arabidopsis, the juvenile phase is typically very short, whereas in perennials, e.g., hybrid aspen, it is several years. Apart from juvenile and mature reproductive phases, the plant can also display juvenile and mature vegetative phases, distinguished by morphological changes in growth pattern, leaf shape, trichome distribution, etc.
miR156 is a primary regulator of the juvenile phase in Arabidopsis, whereas TEMPRANILLO (TEM) plays a more minor but still important role in regulating the length of the juvenile phase in Arabidopsis.
In the work described in this thesis, I investigated the function of the closest Populus homologs of both miR156 and TEM in hybrid aspen with respect to their involvement in regulating the juvenile vegetative phase in Populus as well as their effects on phenology.
The results showed that miR156 regulates the juvenile vegetative phase in Populus as hybrid aspen overexpressing PttmiR156e exhibits a severely prolonged juvenile phase. In addition, both PttmiR156e and the TEM homologs PttRAV1 and PttRAV2 affect sylleptic branching, possibly by changing the dormancy of the axillary bud. Interestingly, they also affect bud set. This indicates that similar genetic pathways are involved in the control of aging and phenology in Populus.
I also studied the biochemical evolution of the angiosperm FT lineage. My data show that FT-like genes are absent in gymnosperms and suggests that the FT-like function emerged at an early stage during the evolution of flowering plants as a means to regulate flowering time.

Authors/Creators:Klintenäs, Maria
Title:Regulation of phenology and the juvenility-to-maturity transition in trees
Alternative abstract:
LanguageAbstract
Swedish

Populärvetenskaplig sammanfattning;
I den här avhandlingen har jag studerat åldrande, blomning, knoppsättning och förgrening hos träd.
Hur växter växer och när de blommar varierar enormt. En del växter blommar tidigt på säsongen, andra sent och vissa verkar kunna blomma lite när som helst. Annueller, eller ettåriga växter, växer vegetativt, blommar och dör samma säsong. Fleråriga växter, perenner, lever mellan tre och några tusen år. Att klara vintern i till exempel Sverige, utan att få allvarliga köldskador, ställer höga krav på perenna växter, som träd, att sätta knopp i god tid under hösten och förbereda sig väl för den kommande köldperioden. Det problemet är mindre för annueller, eftersom de ofta övervintrar som köldtåliga frön eller vegetativt under ett skyddande snölager.
En annan skillnad mellan annueller och perenner är tiden till blomning/könsmognad. De flesta växter kan fås att blomma tidigare än normalt under väldigt gynnsamma förhållanden, men det finns nästan alltid en gräns för hur tidigt efter att fröet grott som växten kan blomma. Hos annueller kan ungdomstiden eller den juvenila perioden vara så kort som några dagar. Hos träd är den normalt flera, ibland tiotals år. Hur och vad som styr trädens övergång från juvenil till vuxen, reproduktiv ålder har länge varit en gåta för forskarna.
Den långa ungdomstiden hos träd gör att arbetet med att förädla träd tar betydligt längre tid än till exempel spannmålsförädling. Gran har dessutom en mycket oregelbunden blomning även efter att den blivit vuxen, vilket ytterligare försvårar förädlingsarbetet. Med den här avhandlingen har jag bidragit till kunskapsområdet gällande längden på ungdomsperioden och blomning hos träd.
Arabidopsis, eller backtrav som den heter på svenska, är en ettårig ört, som det bedrivits mycket växtforsking på. En annan modellorganism, för trädforskning, är hybridasp. Eftersom Arabidopsis är betydligt lättare att arbeta
84
med än hybridasp, mest beroende på storlek och dess korta generationstid, görs vanligen de grundläggande undersökningarna av en ny gens funktion i Arabidopsis. Om genen därefter verkar intressant, letar man reda på motsvarande gen hos hybridasp och undersöker om den har samma funktion i en annuell ört och i en förvedad perenn växt. Att studera geners funktion i barrträd är ännu ett nästan helt outforskat område, som jag bara snuddat vid i den här avhandlingen.
För några år sedan upptäcktes att ett så kallat miRNA (miR156) fungerar som en övergripande regulator av längden på den juvenila perioden i Arabidopsis. I min första artikel (I) har jag undersökt om hybridasp-varianten av miR156 har samma funktion i hybridasp. Jag kan verifiera att miR156 i stora delar fungerar på samma sätt i den fleråriga hybridaspen, som i den ettåriga örten Arabidopsis, och påverkar längden på ungdomstiden även hos trädet. Jag har också visat att miR156 påverkar en mängd andra egenskaper hos hybridasp som förgrening, den dagslängdsstyrda knoppsättningen och den temperaturreglerade knoppsprickningen.
I både hybridasp, Arabidopsis och en mängd andra blommande växter finns en gen kallad FT, som startar blomningen hos vuxna växter då förhållandena är de rätta. FT-genen har ändrats extremt lite under evolutionens gång. Skälet är att plantor vars FT-gen muterat löper risk att inte blomma och därmed inte kunna föröka sig. Att FT är extremt konserverad och har bevarat sin ursprungliga funktion, även då nya arter bildats, kan visas genom att det går utmärkt att starta blomning hos Arabidopsis med hjälp av FT från helt andra arter, t.ex. ris, äpple eller potatis. I min andra artikel (II) har jag undersökt exakt hur konserverad FT är. Jag kan konstatera att FT, med dess funktion att starta blomning, till och med finns hos de evolutionärt sett allra äldsta blommande växterna vi känner till, såsom näckrosor, vars släkte delades av från övriga vanliga blommande växter för cirka 120 miljoner år sedan. Däremot verkar FT saknas i våra barrträd, som särskiljdes från de blommande växterna för ca 250 miljoner år sedan.
I den tredje artikeln (III) har jag studerat funktionen av en gen (TEMPRANILLO), som påverkar blomning och längden på ungdomsperioden i Arabidopsis. Jag kunde inte säkerställa att motsvarande hybridaspgen reglerar längden på ungdomsperioden i hybridasp. Däremot kunde jag visa att den påverkar både förgrening och knoppsättning hos hybridasp.
Även blomningsgenen FT har tidigare visat sig påverka knoppsättning hos hybridasp. Det verkar därmed finnas ett relativt starkt samband mellan regleringen av åldrande, blomning och knoppsättning i träd, som skulle kunna ligga till grund för framtida forskning angående utvecklingen av förvedade växters perenna livsstil.

Series/Journal:Acta Universitatis agriculturae Sueciae (1652-6880)
Year of publishing :2012
Volume:2012:63
Number of Pages:104
Papers/manuscripts:
NumberReferences
ImiR156 Overexpression in Transgenic Populus tremula x tremuloides Reveals Novel Aspects of miR156 Regulation in Trees, Maria Klintenäs, Peng Chen, Shashank Sane and Ove Nilsson, Manuscript
IIAnalysis of conifer FLOWERING LOCUS T/TERMINAL FLOWER1-like genes provides evidence for dramatic biochemical evolution in the angiosperm FT lineage, Maria Klintenaäs, Pierre A. Pin, Reyes Benlloch, Pär K. Ingvarsson and Ove Nilsson, New Phytologist, 2012
IIIThe Populus homologs of the Arabidopsis TEMPRANILLO genes are regulators of bud set and early bud dormancy, Maria Klintenäs, Esther Marín-González, Soraya Pelaz and Ove Nilsson, Manuscript
Place of Publication:Umeå
Publisher:Institutionen för skoglig genetik och växtfysiologi, Sveriges lantbruksuniversitet
ISBN for printed version:978-91-576-7710-5
ISSN:1652-6880
Language:English
Publication Type:Doctoral thesis
Full Text Status:Public
Agris subject categories.:F Plant production > F62 Plant physiology - Growth and development
K Forestry > K01 Forestry - General aspects
Subjects:(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Biochemistry and Molecular Biology
(A) Swedish standard research categories 2011 > 1 Natural sciences > 106 Biological Sciences (Medical to be 3 and Agricultural to be 4) > Botany
Agrovoc terms:populus, arabidopsis, phenology, maturity, juvenility of plants, flowering
Keywords:maturity, juvenility, flowering, miR156, FLOWERING LOCUS T (FT), TERMINAL FLOWER 1 (TFL1), SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN LIKE (SPL), RAV, TEMPRANILLO (TEM)
URN:NBN:urn:nbn:se:slu:epsilon-e-686
Permanent URL:
http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:slu:epsilon-e-686
ID Code:9207
Department:(S) > Dept. of Forest Genetics and Plant Physiology
Deposited By: Dr Maria Klintenäs
Deposited On:01 Nov 2012 15:19
Metadata Last Modified:02 Dec 2014 10:53

Repository Staff Only: item control page

Downloads

Downloads per year (since September 2012)

View more statistics

Downloads
Hits