Effects of temperature on dehydrin expression in mature somatic embryos of Norway spruce (Picea abies)

Abstract

Abstract: This master thesis deals with genetic and epigenetic effects in two genotypes (denoted A2K and B10) of in vitro derived somatic embryos (SEs) of Norway spruce (Picea abies (L.) Karst at different temperature conditions. The differential expression profile of selected dehydrins (DHNs) were examined using qRT-PCR. The aim was to determine whether the DHNs expression were up – or down-regulated as a result of the temperature conditions the SEs had been developing under. The results showed a significant effect for temperature for DHN11.1. Genotype had a significant effect for DHN1, DHN9, DHN11.1, DHN24 and DHN41. Overall, the DHNs transcript levels were higher in B10 than A2K. The main conclusion is that genotype is more important than epitype for gene expression of the DHNs observed in mature SE of Norway spruce. In epitypes it is known that DHNs are differentially expressed in buds (Carneros et al. 2017) but mature embryos are a very different tissue in some state of dormancy and thus in retrospect it may not be surprising that transcription of these gene products is not epigenetically impacted at this time. The possibility remains that there are differences at the protein level but this remains to be examined. Earlier stages of embryogenesis are likely better suited for studies of epigenetic and genetic effects of temperature in SEs.

Sammendrag: I denne masteroppgaven undersøkes genetiske og epigenetiske effekter av temperatur på to genotyper (A2K og B10) av somatiske embryoer (SEs) av norsk gran (Picea abies (L.) Karst. Transkripsjonsmønsteret til et utvalg dehydrin (DHN) kodende gener ble undersøkt med qRT-PCR for å avgjøre om genuttrykket var opp- eller ned-regulert som følge av temperaturforholdene SEs var utviklet i. Resultatene viser signifikant effekt av genotype for DHN1, DHN9, DHN11,1, DHN24 og DHN41. Transkripsjonsnivåene var høyere i B10 enn A2K. Effekt av temperatur var signifikant for DHN11.1. Hovedkonklusjonen er at genotype er viktigere enn epitype for uttrykket av de utvalgte DHNs i modne somatiske embryoer av norsk gran. Modne embryoer befinner seg i eller på vei inn i en hviletilstand, dermed er det kanskje ikke overraskende at transkripsjonen av DHNs i dem ikke i større grad ble epigenetisk påvirket. Det kan likevel ikke utelukkes at større forskjeller ville vist seg på proteinnivå, men dette er enda ikke undersøkt. SEs i tidligere stadier av embryogenese er kanskje et mer hensiktsmessig valg enn modne somatiske embryo for å studere epigenetiske og genetiske effekter av temperatur på SEs.