Re-organisation of the cytoskeleton during developmental programmed cell death in Picea abies embryos

Cell and tissue patterning in plant embryo development is well documented. Moreover, it has recently been shown that successful embryogenesis is reliant on programmed cell death (PCD). The cytoskeleton governs cell morphogenesis. However, surprisingly little is known about the role of the cytoskeleton in plant embryogenesis and associated PCD. We have used the gymnosperm, Picea abies , somatic embryogenesis model system to address this question. Formation of the apical-basal embryonic pattern in P. abies proceeds through the establishment of three major cell types: the meristematic cells of the embryonal mass on one pole and the terminally differentiated suspensor cells on the other, separated by the embryonal tube cells. The organisation of microtubules and F-actin changes successively from the embryonal mass towards the distal end of the embryo suspensor. The microtubule arrays appear normal in the embryonal mass cells, but the microtubule network is partially disorganised in the embryonal tube cells and the microtubules disrupted in the suspensor cells. In the same embryos, the microtubule-associated protein, MAP-65, is bound only to organised microtubules. In contrast, in a developmentally arrested cell line, which is incapable of normal embryonic pattern formation, MAP-65 does not bind the cortical microtubules and we suggest that this is a criterion for proembryogenic masses (PEMs) to passage into early embryogeny. In embryos, the organisation of F-actin gradually changes from a fine network in the embryonal mass cells to thick cables in the suspensor cells in which the microtubule network is completely degraded. F-actin de-polymerisation drugs abolish normal embryonic pattern formation and associated PCD in the suspensor, strongly suggesting that the actin network is vital in this PCD pathway.

Characterization of proteotoxic stress in zebrafish

A fidelidade da síntese proteica é fundamental para a estabilidade do proteoma e para a homeostasia celular. Em condições fisiológicas normais as células têm uma taxa de erro basal associada e esta muitas vezes aumenta com o envelhecimento e doença. Problemas na síntese das proteínas estão associados a várias doenças humanas e aos processos de envelhecimento. De facto, a incorporação de erros nas proteínas devido a tRNAs carregados pelas aminoacil-tRNA sintetases com o amino ácido errado causa doenças neurodegenerativas em humanos e ratos. Ainda não é claro como é que estas doenças se desenvolvem e se são uma consequência directa da disrupção do proteoma ou se são o resultado da toxicidade produzida pela acúmulação de proteínas mal traduzidas ao nível do ribossoma. Para elucidar como é que as células eucarióticas lidam com proteínas aberrantes e agregados proteicos (stress proteotóxico) desenvolvemos uma estratégia para destabilizar o proteoma. Para isso estabelecemos um sistema de erros de tradução em embriões de peixe zebra que assenta em tRNAs mutantes capazes de incorporar erradamente serina nas proteínas. As proteínas produzidas neste sistema despoletam as vias de resposta ao stress, nomeadamente a via da ubiquitina-proteassoma (UPP – “ubiquitin protesome pathway”) e a via do retículo endoplasmático (UPR – “unfolded protein response”). O stress proteotóxico gerado pelos erros de tradução altera a expressão génica e perfis de expressão de miRNAs, o desenvolvimento embrionário e viabilidade, aumenta a produção de espécies reactivas de oxigénio (ROS), leva ainda à acumulação de agregados proteicos e à disfunção mitocondrial. As malformações embrionárias e fenótipos de viabilidade que observámos foram revertidos por antioxidantes, o que sugere que os ROS desempenham papéis importantes nos fenótipos degenerativos celulares induzidos pela produção de proteínas aberrantes e agregação proteica. Estabelecemos ainda uma linha de peixe zebra transgénica para o estudo do stress proteotóxico. Este trabalho mostra que a destabilização do proteoma em embriões de peixe zebra com tRNAs mutantes é uma boa metodologia para estudar a biologia do stress proteotóxico visto que permite a agregação controlada do proteoma, mimetizando os processos de agregação de proteínas que ocorrem naturalmente durante o envelhecimento e em doenças conformacionais humanas.

Dissection du programme développemental du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus.

Une cascade de facteurs de transcription composée de SIM1, ARNT2, OTP, BRN2 et SIM2 est requise pour la différenciation des cinq types cellulaires qui peuplent le noyau paraventriculaire (PVN) de l’hypothalamus, un régulateur critique de plusieurs processus physiologiques essentiels à la survie. De plus, l’haploinsuffisance de Sim1 est aussi une cause d’hyperphagie isolée chez la souris et chez l’homme. Nous désirons disséquer le programme développemental du PVN, via une approche intégrative, afin d’identifier de nouveaux gènes qui ont le potentiel de réguler l’homéostasie chez l’individu adulte. Premièrement, nous avons utilisé une approche incluant l’analyse du transcriptome du PVN à différents stades du développement de la souris pour identifier de tels gènes. Nous avons comparé les transcriptomes de l’hypothalamus antérieur chez des embryons de souris Sim1+/+ et Sim1-/- à E12.5 issus de la même portée. De cette manière, nous avons identifié 56 gènes agissant en aval de Sim1 dont 5 facteurs de transcription - Irx3, Sax1, Rxrg, Ror et Neurod6. Nous avons également proposé un modèle de développement à deux couches de l’hypothalamus antérieur. Selon ce modèle, les gènes qui occupent un domaine médial dans la zone du manteau caractérisent des cellules qui peupleront le PVN alors que les gènes qui ont une expression latérale identifient des cellules qui donneront plus tard naissance aux structures ventrolatérales de l’hypothalamus. Nous avons aussi démontré que Sim1 est impliqué à la fois dans la différenciation, la migration et la prolifération des neurones qui peuplent le PVN tout comme Otp. Nous avons également isolé par microdissection au laser le PVN et l’hypothalamus médiobasal chez des souris de type sauvage à E14.5 pour en comparer les transcriptomes. Ceci nous a permis d’identifier 34 facteurs de transcription spécifiques au PVN et 76 facteurs spécifiques à l’hypothalamus médiobasal. Ces gènes représentent des régulateurs potentiels du développement hypothalamique. Deuxièmement, nous avons identifié 3 blocs de séquences au sein de la région 5’ d’Otp qui sont conservés chez l’homme, la souris et le poisson. Nous avons construit un transgène qui est composé d’un fragment de 7 kb contenant ces blocs de séquences et d’un gène rapporteur. L’analyse de 4 lignées de souris a montré que ce transgène est uniquement exprimé dans le PVN en développement. Nous avons généré un deuxième transgène dans lequel le fragment de 7 kb est inséré en amont de l’ADNc de Brn2 ou Sim1 et de Gfp. Nous avons obtenu quatre lignées de souris dans lesquels le profil d’expression de Brn2 et de Gfp reproduit celui d’Otp. Nous étudierons le développement du PVN et la prise alimentaire chez ces souris. En parallèle, nous croisons ces lignées avec les souris déficientes en Sim1 pour déterminer si l’expression de Brn2 permet le développement des cellules du PVN en absence de Sim1. En résumé, nous avons généré le premier transgène qui est exprimé spécifiquement dans le PVN. Ce transgène constitue un outil critique pour la dissection du programme développemental de l’hypothalamus. Troisièmement, nous avons caractérisé le développement de l’hypothalamus antérieur chez l’embryon de poulet qui représente un modèle intéressant pour réaliser des études de perte et de gain de fonction au cours du développement de cette structure. Il faut souligner que le modèle de développement à deux couches de l’hypothalamus antérieur semble être conservé chez l’embryon de poulet où il est aussi possible de classer les gènes selon leur profil d’expression médio-latéral et le devenir des régions qu’ils définissent. Finalement, nous croyons que cette approche intégrative nous permettra d’identifier et de caractériser des régulateurs du développement du PVN qui pourront potentiellement être associés à des pathologies chez l’adulte telles que l’obésité ou l’hypertension.

La régulation génique chez Solanum chacoense : de la pollinisation jusqu’à l’embryogenèse

Chez les végétaux supérieurs, l’embryogenèse est une phase clé du développement au cours de laquelle l’embryon établit les principales structures qui formeront la future plante et synthétise et accumule des réserves définissant le rendement et la qualité nutritionnelle des graines. Ainsi, la compréhension des évènements moléculaires et physiologiques menant à la formation de la graine représente un intérêt agronomique majeur. Toutefois, l'analyse des premiers stades de développement est souvent difficile parce que l'embryon est petit et intégré à l'intérieur du tissu maternel. Solanum chacoense qui présente des fleurs relativement grande facilitant l’isolation des ovules, a été utilisée pour l’étude de la biologie de la reproduction plus précisément la formation des gamètes femelles, la pollinisation, la fécondation et le développement des embryons. Afin d'analyser le programme transcriptionnel induit au cours de la structuration de ces étapes de la reproduction sexuée, nous avons mis à profit un projet de séquençage de 7741 ESTs (6700 unigènes) exprimés dans l’ovule à différents stades du développement embryonnaire. L’ADN de ces ESTs a été utilisé pour la fabrication de biopuces d’ADN. Dans un premier temps, ces biopuces ont été utilisé pour comparer des ADNc issus des ovules de chaque stade de développement embryonnaire (depuis le zygote jusqu’au embryon mature) versus un ovule non fécondé. Trois profils d’expression correspondant au stade précoce, intermédiaire et tardive ont été trouvés. Une analyse plus approfondie entre chaque point étudié (de 0 à 22 jours après pollinisation), a permis d'identifier des gènes spécifiques caractérisant des phases de transition spécifiques. Les annotations Fonctionnelles des gènes differentiellement exprimés nous ont permis d'identifier les principales fonctions cellulaires impliquées à chaque stade de développement, révélant que les embryons sont engagés dans des actifs processus de différenciation. Ces biopuces d’ADN ont été par la suite utilisé pour comparer différent types de pollinisation (compatible, incompatible, semi-compatible et inter-espèce) afin d’identifier les gènes répondants à plusieurs stimuli avant l'arrivé du tube pollinique aux ovules (activation à distance). Nous avons pu démontrer que le signal perçu par l’ovaire était différent et dépend de plusieurs facteurs, incluant le type de pollen et la distance parcourue par le pollen dans le style. Une autre analyse permettant la comparaison des différentes pollinisations et la blessure du style nous a permis d’identifier que les programmes génétiques de la pollinisation chevauchent en partie avec ceux du stress. Cela était confirmé en traitant les fleurs par une hormone de stress, méthyle jasmonate. Dans le dernier chapitre, nous avons utilisé ces biopuces pour étudier le changement transcriptionnel d’un mutant sur exprimant une protéine kinase FRK2 impliqué dans l’identité des ovules. Nous avons pu sélectionner plusieurs gènes candidat touchés par la surexpression de cette kinase pour mieux comprendre la voie se signalisation. Ces biopuces ont ainsi servi à déterminer la variation au niveau transcriptionnelle des gènes impliqués lors de différents stades de la reproduction sexuée chez les plantes et nous a permis de mieux comprendre ces étapes.

La dérivation de cellules souches embryonnaires chez le cheval

Les cellules souches embryonnaires (ES) sont porteuses de grands espoirs en recherche biomédicale dans le but d’apporter un traitement définitif à l’ostéoarthrose. Parce que certaines articulations des chevaux sont similaires à celles des humains, cet animal représente un modèle important dans l’évaluation de stratégies de régénération du cartilage. Cependant, pour expérimenter un traitement par les cellules ES chez le cheval, des cellules ES équines (eES) n’ont toujours pas pu être dérivées. Dans ce contexte, l’objectif principal de cette étude est de dériver des lignées de cellules eES. Le premier objectif de notre étude consiste à optimiser la technique de dérivation des cellules eES. Nous démontrons que la lignée de cellules nourricières et le stade de développement des embryons influencent l’efficacité de la technique de dérivation tandis que l’inhibition de voies de signalisation menant à la différenciation des cellules ES ne l’influence pas sous nos conditions. Le deuxième objectif de notre étude est de caractériser de façon plus approfondie les lignées de cellules eES obtenues. Nous démontrons que les cellules eES dérivées expriment autant des marqueurs associés aux cellules pluripotentes qu’aux cellules différenciées et que l’inhibition de voies de signalisation menant à la différenciation n’influence pas l’expression de ces marqueurs. Pour conclure, nous confirmons avoir dérivé des lignées de cellules semblables au cellules eES (eES-like) ne correspondant pas complètement aux critères des cellules ES.

Heteroplasmy in mammal mitochondrial deoxyribonucleic acid

La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.

Superovulation chez la vache laitière : impact de la progestéronémie

Les récentes recherches suggèrent que la superovulation de vaches laitières sous une concentration élevée de progestérone permet de meilleurs résultats que la superovulation sous une basse progestéronémie pendant la première vague folliculaire. Nous émettions donc l’hypothèse qu’une basse progestéronémie pendant la phase lutéale, une problématique connue chez la vache laitière haute productrice, compromet le rendement en embryons suite à la superovulation de la deuxième vague folliculaire. Afin de tester cette hypothèse, 18 vaches laitières ont été superovulées à deux reprises avec deux protocoles distincts, dont un atteignant un niveau lutéal de progestérone (>2.5 ng/mL, le corps jaune comme source de progestérone) et l’autre un niveau sublutéal (<2.5 ng/mL, l’implant intravaginal comme unique source de progestérone). Le nombre d’embryons transférables était similaire entre les protocoles. Curieusement, nous avons obtenu un développement accéléré des follicules dans le protocole sublutéal (p = 0,002), un développement embryonnaire plus avancé (p = 0,01) et une qualité améliorée des embryons (p = 0,02) par rapport au protocole lutéal. Ces résultats suggèrent que des facteurs autres qu’une basse progestéronémie peuvent affecter le rendement en embryons. Une pulsatilité augmentée de la LH grâce à une basse progestéronémie pendant la deuxième vague folliculaire pourrait être responsable du développement folliculaire accru ainsi que du développement et de la qualité augmentés des embryons. Ces résultats indiquent que des niveaux sublutéaux de progestérone pendant la phase lutéale ne compromettent pas le résultat d’un traitement de superovulation mais, au contraire, peuvent améliorer certains aspects du rendement en embryons.

Microbial impacts on plant-herbivore interactions: the indirect effects of a birch pathogen on a birch aphid

The role of indirect interactions in structuring communities is becoming increasingly recognised. Plant fungi can bring about changes in plant chemistry which may affect insect herbivores that share the same plant, and hence the two may interact indirectly. This study investigated the indirect effects of a fungal pathogen (Marssonina betulae) of silver birch (Betula pendula) on an aphid (Euceraphis betulae), and the processes underpinning the interaction. There was a strong positive association between natural populations of the aphid and leaves bearing high fungal infection. In choice tests, significantly more aphids settled on leaves inoculated with the fungus than on asymptomatic leaves. Individual aphids reared on inoculated leaves were heavier, possessed longer hind tibiae and displayed enhanced embryo development compared with aphids reared on asymptomatic leaves; population growth rate was also positively correlated with fungal infection when groups of aphids were reared on inoculated branches. Changes in leaf chemistry were associated with fungal infection with inoculated leaves containing higher concentrations of free-amino acids. This may reflect a plant-initiated response to fungal attack in which free amino acids from the degradation of mesophyll cells are translocated out of infected leaves via the phloem. These changes in plant chemistry are similar to those occurring during leaf senescence, and are proposed as the mechanistic basis for the positive interaction between the fungus and aphid.

Patents and Haploid Plants

One of the important themes in any discussion concerning the application of haploids in agricultural biotechnology or elsewhere is the role of Intellectual Property Rights (IPR). This term covers both the content of patents and the confidential expertise, usually related to methodology and referred to as "Trade Secrets". This review will explain the concepts behind patent protection, and will use the international patent databases to analyse the content of these patents and trends over the last 20 years. This analysis from regions including North America, Europe, and Asia reveals a total of more than 30 granted patents and a larger number of applications. The first of these patents dates from 1986, and although the peak of activity was in the late 1990s, there has been continuous interest to the present day. The subject matter of these patents and applications covers methods for anther and pollen culture, ovule culture, the use of specific haploid-inducing genes, the use of haploids as transformation targets, and the exploitation of genes that regulate embryo development. The species mentioned include cereals, vegetables, flowers, spices and trees.

Seasonal variations in the developmental competence of bovine oocytes matured in vitro

Ovaries were collected over a period of two years from heifers slaughtered at under 30 months of age and used to harvest 1757 oocytes. After in vitro maturation, fertilisation and culture, the proportions of oocytes and cleaved embryos that developed to blastocysts were significantly higher (P < 0.01) in the autumn, from September to November, than in the spring, from March to May. In contrast, embryo development, as assessed by oocytes that developed to eight or more cells and blastocysts, was lowest (P < 0.01) in the spring. These results were consistent during the two-year study, indicating a seasonal fluctuation in oocyte competence.

Cryopreservation of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos for long-term germplasm storage

Cryopreservation using encapsulation-dehydration was developed for the long-term conservation of cocoa (Theobroma cacao L.) germplasm. Survival of individually encapsulated somatic embryos after desiccation and cryopreservation was achieved through optimization of cryoprotectants (abscisic acid (ABA) and sugar), duration of osmotic and evaporative dehydration, and embryo development stage. Up to 63% of the genotype SPA4 early-cotyledonary somatic embryos survived cryopreservation following 7 days preculture with 1 M sucrose and 4 h silica exposure (16% moisture content in bead). This optimized protocol was successfully applied to three other genotypes, e.g. EET272, IMC14 and AMAZ12, with recovery frequencies of 25, 40 and 72%, respectively (but the latter two genotypes using 0.75 M sucrose). Recovered SPA4 somatic embryos converted to plants at a rate of 33% and the regenerated plants were phenotypically comparable to non-cryopreserved somatic embryo-derived plants.

Cryopreservation of cocoa (Theobroma cacao L.) somatic embryos by vitrification

Losses of cultivated cocoa (Theobroma cacao L.) due to diseases and continued depletion of forests that harbour the wild progenitors of the crop make ex situ conservation of cocoa germplasm of paramount importance. In order to enhance security of in situ germplasm collections, 2-3 mm floral-derived secondary somatic embryos were cryopreserved by vitrification. This work demonstrates the most uncomplicated clonal cocoa cryopreservation. Optimal post-cryostorage survival (74.5%) was achieved by 5 d preculture of SSEs on 0.5 M sucrose medium followed by 60 min dehydration in cold PVS2. To minimise free radical related cryo-injury, cation sources were removed from the embryo development solution and/or the recovery medium, the former treatment resulting in a significant benefit. After optimisation with cocoa genotype AMAZ 15, the same protocol was effective across all five additional cocoa genotypes tested. For the multiplication of clones, embryos regenerated following cryopreservation were used as explant sources, and vitrification was found to maintain their embryogenic potential.

Overexpression of coconut AINTEGUMENTA-like gene, CnANT, promotes in vitro regeneration in transgenic Arabidopsis

Knowledge of the molecular biological changes underlying the process of embryogenesis is important for the improvement of somatic embryogenesis of coconut. Among the transcription factors that control the transition from vegetative to embryogenic growth, members of APETALA2/Ethylene-responsive element binding protein domain family play an important role in promoting embryo development. Significant insights into the role of AP2 genes have been obtained by the ectopic expression of AP2 sub family genes in transgenic Arabidopsis. A homolog of the AINTEGUMENTA-like gene that encodes the two AP2 domains and the linker region was identified in the coconut genome. Phylogenetic analysis showed that this gene, CnANT, encodes a protein that branched with BABY BOOM/PLETHORA clade in the AINTEGUMENTA-like major clade and was similar to the oil palm EgAP2-1 protein. According to real time RT-PCR results, higher expression of CnANT was observed in more mature zygotic embryos. Also, high CnANT expression was recorded in embryogenic callus compared to other stages of somatic embryogenesis. We examined the effect of ectopic CnANT expression on the development and regenerative capacity of transgenic Arabidopsis. Overexpression of CnANT in Arabidopsis induced hormone free regeneration of explants. Furthermore, ectopic expression of CnANT enhanced regeneration in vitro and suggested a role for this gene in cell proliferation during in vitro culture.

Transcriptome analysis for discovering candidate genes involve in embryogenesis in coconut (Cocos nucifera L.) through 454 pyrosequencing

Coconut, Cocos nucifera L. is a major plantation crop, which ensures income for millions of people in the tropical region. Detailed molecular studies on zygotic embryo development would provide valuable clues for the identification of molecular markers to improve somatic embryogenesis. Since there is no ongoing genome project for this species, coconut expressed sequence tags (EST) would be an interesting technique to identify important coconut embryo specific genes as well as other functional genes in different biochemical pathways. The goal of this study was to analyse the ESTs by examining the transcriptome data of the different embryo tissue types together with one somatic tissue. Here, four cDNA libraries from immature embryo, mature embryo, microspore derived embryo and mature leaves were constructed. cDNA was sequenced by the Roche-454 GS-FLX system and assembled into 32621 putative unigenes and 155017 singletons. Of these unigenes, 18651 had significant sequence similarities to non-redundant protein database, from which 16153 were assigned to one or more gene ontology categories. Homologue genes, which are responsible for embryo development such as chitinase, beta-1,3-glucanase, ATP synthase CF0 subunit, thaumatin-like protein and metallothionein-like protein were identified among the embryo EST collection. Of the unigenes, 6694 were mapped into 139 KEGG pathways including carbohydrate metabolism, energy metabolism, lipid metabolism, amino acid metabolism and nucleotide metabolism. This collection of 454-derived EST data generated from different tissue types provides a significant resource for genome wide studies and gene discovery of coconut, a non-model species.

Endothelial and inducible nitric oxide synthases in oocytes of cattle

Nitric oxide (NO) is a chemical messenger generated by the activity of the nitric oxide synthases (NOS). The NOS/NO system appears to be involved in oocyte maturation, but there are few studies on gene expression and protein activity in oocytes of cattle. The present study aimed to investigate gene expression and protein activity of NOS in immature and in vitro matured oocytes of cattle. The influence of pre-maturation culture with butyrolactone I in NOS gene expression was also assessed. The following experiments were performed: (1) detection of the endothelial (eNOS) and inducible (iNOS) isoforms in the ovary by immunohistochemistry; (2) detection of eNOS and iNOS in the oocytes before and after in vitro maturation (W) by immunofluorescence; (3) eNOS and iNOS mRNA and protein in immature and in vitro matured oocytes, with or without pre-maturation, by real time PCR and Western blotting, respectively; and (4) NOS activity in immature and in vitro matured oocytes by NADPH-diaphorase. eNOS and iNOS were detected in oocytes within all follicle categories (primary, secondary and tertiary), and other compartments of the ovary and in the cytoplasm of immature and in vitro matured oocytes. Amount of mRNA for both isoforms decreased after IVM but was maintained after pre-maturation culture. The NOS protein was detected in immature (pre-mature or not) and was still detected in similar amount after pre-maturation and maturation for both isoforms. NOS activity was detected only in part of the immature oocytes. In conclusion, isoforms of NOS (eNOS and iNOS) are present in oocytes of cattle from early folliculogenesis up to maturation; in vitro maturation influences amount of mRNA and NOS activity. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.