Transcription of alternative oxidase (AOX) and plastid terminal oxidase (PTOX) during stress-regulated root tissue growth in Daucus carota L. - An approach to identify functional marker candidates for breeding on carrot yield stability

A presente tese explora a hipótese de utilização dos genes da oxidase alternativa (AOX) e da oxidase terminal da plastoquinona (PTOX) como genes-alvo para o desenvolvimento de marcadores funcionais (MF) para avaliar a performance do crescimento em cenoura, fator determinante da produtividade. Para avaliar se os referidos genes estão associados com o crescimento da cenoura procedeu—se ao seu isolamento e posterior análise dos seus perfis de transcrição em diversos sistemas biológicos. O sistema in vitro selecionado, denominado sistema de culturas primárias, permitiu avaliar alterações na quantidade de transcritos desses genes durante os processos de reprogramação celular e crescimento. Ao nível da planta foi também estudado o efeito do frio na expressão precoce dos genes AOX. Ambos os genes DcAOX1 e DcAOX2a revelaram uma resposta rápida e um padrão semelhante apos stresse (inoculação in vitro e resposta ao frio). Foi igualmente verificado um incremento na expressão do gene DcPTOX durante a fase inicial do processo de reprogramação celular. Estudos de expressão dos genes AOX durante o desenvolvimento da raiz da cenoura revelaram que o gene DcAOX2a será potencialmente o gene mais envolvido neste processo. De modo a avaliar a hipótese de envolvimento do gene DcPTOX no crescimento da raíz procederam—se a estudos de expressão ao nível do tecido meristemático. Todavia, para um mais completo entendimento da ligação entre DcPTOX e o crescimento secundário e/ou acumulação de carotenos, a expressão do gene DcPTOX foi também avaliada em raízes de cenoura durante o desenvolvimento, utilizando cultivares caracterizadas por distintos conteúdos de carotenos. Os resultados obtidos demonstraram a associação do gene DcPTOX a ambos os processos. O envolvimento da PTOX no crescimento adaptativo da raiz foi analisado com um ensaio que permitiu identificar, no tecido meristemático, uma resposta precoce do gene DcPTOX face a uma diminuição da temperatura. Adicionalmente, foi efetuada a seleção de genes de referência para uma analise precisa da expressão génica por RT-qPCR em diversos sistemas biológicos de cenoura, e a importância do seu estudo ao nível do sistema biológico foi realçada. Os resultados desta tese são encorajadores para prosseguir os estudos de utilização dos genes AOX e PTOX como MF no melhoramento da performance do crescimento adaptativo em cenoura, fator determinante para a produtividade; ABSTRACT: This thesis explores the hypothesis of using the alternative oxidase (AOX) and theplastid terminal oxidase (PTOX) as target genes for functional marker (FM) development for yield-determining growth performance in carrot. To understand if these genes are associated to growth, different AOX gene family members and the single PTOX gene were isolated, and their expression patterns evaluated in diverse carrot plant systems. An in-vitro primary culture system was selected to study AOX and PTOX transcript changes during cell reprogramming and growth performance. At plant level, a putative early response of AOX to chilling was also evaluated. In fact, both DcAOXl and DcAOXZa were early responsive and showed similar patterns under stress conditions (in vitro inoculation and chilling). A role for DcPTOX during earliest events of cell reprogramming was also suggested. Next, the expression profiles of AOX gene family members during carrot tap root development were investigated. DcAOXZa was identified as the most responsive gene to root development. In order to evaluate if DcPTOX is associated with carrot tap root growth performance, DcPTOX transcript levels were measured in the central root meristem. To further understand whether DcPTOX is associated with secondary growth and/or carotenoids accumulation, DcPTOX expression was also studied in deveIOping carrot tap roots in cultivars with different carotenoids contents. The results indicated that DcPTOX associates to both carotenoid biosynthesis and secondary growth during storage root development. To obtain further insights into the involvement of PTOX on adaptive growth, the early effects of temperature decrease were explored in the root meristem, where a short—term early response in DcPTOX was found, probably associated with adaptive growth. Furthermore, a selection of the most suitable reference genes for accurate RT—qPCR analysis in several carrot experimental systems was performed and discussed. The present research provides the necessary toolbox for continuing studies in carrot AOX and PTOX genes as promising resources for FM candidates in order to assist breeding on yield—determining adaptive growth performance.

A new marker for rapid sex identification of red deer (cervus elaphus) | Un nuovo marcatore per l'identificazione rapida del sesso del cervo (cervus elaphus)

Un nuovo marcatore per l'identificazione rapida del sesso del cervo (Cervus elaphus). Il cervo (Cervus elaphus) è una specie cacciabile economicamente importante che risente di alcuni problemi di conservazione. La conoscenza di parametri di popolazione come il rapporto sessi è importante per la sua gestione e conservazione. In questo studio, utilizzando condizioni poco specifiche per l’amplificazione di un frammento del cromosoma Y già descritto in precedenza, descriviamo un metodo che permette una rapida e corretta identificazione del sesso in questa specie, producendo due amplicons diversi nei maschi e uno nelle femmine. I due frammenti, diversi per il peso molecolare, sono facilmente separabili mediante elettroforesi in gel di agarosio, permettendo l'identificazione del sesso con un unico test in campioni biologici come carcasse, embrioni recuperati da femmine abbattute e, forse, peli o escrementi (se la qualità del DNA è accettabile). Questo metodo può essere di aiuto in studi sul rapporto sessi degli embrioni, sulla mortalità associata al sesso o sul rapporto sessi in popolazioni selvatiche o semiselvatiche, con ricadute applicative per le analisi demografiche, la gestione venatoria e la conservazione