Akineettien erilaistuminen ja siihen liittyvien geenien ekspression seuranta Anabaena 1TU33s10 –kannalla

Show full item record



Permalink

http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212017
Title: Akineettien erilaistuminen ja siihen liittyvien geenien ekspression seuranta Anabaena 1TU33s10 –kannalla
Author: Jäppinen, Sanni
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Agriculture and Forestry, Department of Food and Environmental Sciences
Publisher: Helsingfors universitet
Date: 2013
Language: fin
URI: http://urn.fi/URN:NBN:fi:hulib-201507212017
http://hdl.handle.net/10138/38918
Thesis level: master's thesis
Discipline: Mikrobiologi
Microbiology
Mikrobiologia
Abstract: Rihmallisten syanobakteerilahkojen, Nostocales ja Stigonematales, solut voivat erilaistua typen rajoittaessa kasvua typpeäsitoviksi soluiksi, heterosyyteiksi, ja ravinteiden vähetessä, kasvuolosuhteiden heikentyessä ja solun sisäisen energian vähetessä leposoluiksi, akineeteiksi. Akineetit säilyvät vesistöjen sedimenteissä kasvulle epäsuotuisten aikojen yli. Kasvuolojen parannuttua akineetit itävät ja voivat aloittaa uusia syanobakteerikukintoja. Akineettien erilaistumisprosessista tiedetään vähän. Kirjallisuudesta tunnetaan vain muutama akineettispesifinen geeni. Ensimmäinen kuvattu akineettispesifinen geeni oli avaK. Akineettien erilaistumisprosessin morfologiset muutokset tunnetaan, mutta molekyyligeneettisellä tasolla muutoksista ja erilaistumisprosessin säätelytekijöistä ei tiedetä juuri mitään. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli pystyttää menetelmä akineettien erilaistumiseen liittyvien geenien, avaK, hepA ja hap, ekspression seuraamiseen Anabaena 1TU33s10 -kannalle ja seurata geenien ekspression muutoksia seitsemän viikon kasvatuskokeen aikana. Erilaistumiseen liittyville geeneille suunniteltiin alukkeet Anabaena 1TU33s10 -kannan kokogenomisekvenssin pohjalta. Tässä tutkimuksessa onnistuttiin pystyttämään kvantitatiivinen käänteiskopio polymeraasiketjureaktio-menetelmä,qRT-PCR-menetelmä, akineettien erilaistumiseen liittyvien geenien ekspression seuraamista varten. Geenien ekspressiossa nähtiin muutoksia kun akineetteja alkoi erilaistua ja ilmaantua rihmaan. Kasvatuskokeessa II avaK-geenin ekspressiossa nähtiin kahdessa kolmesta rinnakkaisviljelmässä 2-kertaluokan kasvua 14. päivän ja 30. päivän välillä ja yhdessä rinnakkaisvilejlmässä hap-geenin ekspressiossa tapahtui 1.5-kertaluokkaista kasvua 14. ja 30. päivän välillä. 14. ja 30. päivän välillä akineettien määrä myös kasvoi viljelmissä. hepA-geenin ekspressiossa nähtiin kolmessa rinnakkaisviljelmässä 1.8-kertaluokkaista kasvua 21. päivän ja 27. ja 30. päivän välillä kasvatuskokeessa I heterosyyttien määrän lisääntymisen yhteydessä. Akineettien määrä jäi kuitenkin alhaiseksi verrattaessa kasvullisten eli vegetatiivisten solujen määrään. Akineettien määrän vähäisyys selittää myös ekspressioerojen pienuutta verrattaessa kirjallisuudessa kuvattuihin eroihin. Pystytetyllä qRT-PCR-menetelmällä voidaan siis myös havaita geenien ekspressiossa tapahtuvia pieniä muutoksia. Pystytetyn qRT-PCR-menetelmän avulla voidaan tulevaisuudessa määrittää myös uusien akineettispesifisten geenien ekspressiotasojen muutoksia ja menetelmä voidaan optimoida myös luonnonvesinäytteiden tutkimiselle.Filamentous cyanobacteria taxa Nostocales and Stigonematales cells can differentiate into heterocysts nitrogen fixing cells when nitrogen is limiting the growth and into resting cells akinetes when nutrients decrease or the growth conditions become unfavorable for growth. Akinetes overwinter in the water sediments during the unfavorable growth time. When the growing condition improves akinetes germinate and can start a new cyanobacterial bloom. Akinete differentiation remains unclear. It is known from the literature that only a few akinete specific genes exist. First described akinete specific gene was avak. The morphological changes of akinete differentiation are known but the changes at molecular genetics level in regulation and differentiation remains unclear. The aim of this study was to design a method for akinete differentiation-related genes, avak, hepA and hap, for an Anabaena 1TU33s10 strain and to monitor the gene expression changes in a seven-week growth experiment. Primers for the differentiation related genes were designed based on the known whole genome sequence of the Anabaena 1TU3310 strain. In this study it was managed to design a quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction, qRT-PCR method, based on the genes involved in the akinete differentiation process. It was observed that gene expression changed when akinetes began to differentiate into the filaments. In the growth experiment II avaK-gene expression was increased 2-fold between the 14. and 30. days, and hap-gene showed 1.5 fold growth between 14. and 30. days. The number of akinetes was also increasing at the same time. In the growth experiment I heap-gene showed 1-8 fold growth between the days 21. and 27. –30. days when the number of heterocysts were also increasing. The number of akinetes was relatively low compared to number of vegetative cells which also explains the small expression fold-differences in the cultures during the experiment time when compared to expression fold-differences described in the literature. Designed method can thus also detect minor changes in gene expression. The designed and built qRT-PCR method can be used in the future for monitoring gene expression changes also for new akinete specific genes, and the method can be further optimized for screening natural water samples.
Subject: hap
qRT-PCR
Anabaena
avaK
hepA
cyanobacteria
akinete
gene expression
syanobakteeri
akineetti
geeniekspressio


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Jäppinen_020413.pdf 1.909Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record