The role of light and auxin-binding proteins during the development of leaf angle in maize

Mgr. Mária ČUDEJKOVÁ

Doctoral thesis

Abstract:

Maize (Zea mays subsp. mays) is the second most cultivated crop in the world and, naturally, it represents a very important object of breeding programs. Increasing yield potential is one of the main targets of breeding techniques as well as cultural practices. Maize hybrids developed and released by Pioneer Hi-Bred International from 1930 to 2001 were selected primarily for their higher yield in high-density planting conditions; however the selection resulted not only in a higher yield but also in changes in morphological traits, such as smaller and more erect leaves and enhanced tolerance to abiotic stress present in such a condition. The role of auxin and light in this process was proposed few years ago. In this thesis, the interaction between light and auxin signaling pathways was investigated in four old Pioneer hybrids (307, 317, 3306 and 3366) and one modern hybrid (3394). Juvenile seedlings of the modern hybrid developed more erect leaves with a smaller leaf area than seedlings of all the old hybrids and showed altered cross-talk between blue light and auxin signaling pathways. A putative auxin receptor ? auxin-binding protein 1 was hypothesized to be involved in this process, but its role as a linkage element between the light and auxin signaling pathways that was altered during the breeding of modern hybrid was not confirmed. However, the analysis of maize abp1, abp4 single mutants and abp1abp4 double mutant revealed, that auxin-binding protein 1 and 4 are involved in the free IAA homeostasis and their action is BL- and tissue-dependent, what provides a novel insight into their role in developing maize seedlings.

Abstract:

Kukuřice (Zea mays subsp. mays) je druhou nejvíce pěstovanou plodinou na světě, a představuje velmi důležitý předmět šlechtitelských programů. Zvyšování produkce je jedním z hlavních cílů šlechtitelských a pěstitelských technik. Hybridy kukuřice vyšlechtěné americkou firmou Pioneer Hi-Bred International v letech 1930 ? 2001 byly selektovány především pro jejich vyšší výnos v podmínkách s vysokou hustotou výsadby, ale tato selekce měla za následek nejen vyšší výnos, ale i změny v morfologických vlastnostech hybridů, jako například menší a více vztyčené listy a větší toleranci k abiotickým stresům přítomným v těchto podmínkách. Role auxinu a světla v tomto procesu byla navržena před několika lety. V této práci byla zkoumána interakce mezi signálními dráhami světla a auxinu u čtyř dřívějších hybridů (307, 317, 3306 a 3366) a jednoho moderního hybridu (3394) firmy Pioneer. Juvenilní rostliny moderního hybridu se vyznačovaly více vzpřímenými listy s menší listovou plochou než rostliny všech dřívějších hybridů, a pozměněnou interakcí mezi signálními dráhami modrého světla a auxinu. Předpokládalo se, že receptor auxinu ? auxin-vázající protein 1 je zapojen do tohoto procesu. Jeho role jako spojovacího článku mezi signální dráhou světla a auxinu, která byla pozměněna v průběhu selekce moderního hybridu, se však nepotvrdila. Analýza abp1, abp4 ?single? mutantů a abp1abp4 ?double? mutanta nicméně ukázala, že auxin-vázající proteiny 1 a 4 jsou zapojeny do homeostáze volného auxinu a jejich působení je závislé na typu rostlinného pletiva, což nabízí nový pohled na jejich roli ve vývoji klíčenců kukuřice.

Keywords

světlo, auxin, auxin-vázající protein 1, kukuřice

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 31. 8. 2012

Accessible from:: 31. 8. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 14. 12. 2012
• Supervisor: Doc. RNDr. Martin Fellner, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology / Botany