Small signaling peptide RALF34 as a regulator of intracellular processes in Cucumis sativus roots

Abstract

Малые сигнальные пептиды – одни из основных молекул межклеточной коммуникации у растений. Было показано, что у Arabidopsis thaliana RALF34, представитель семейства малых сигнальных пептидов RAPID ALKALINIZATION FACTOR (RALF), играет важную роль в инициации боковых корней, влияя на архитектуру корневой системы. До недавнего времени предполагалось, что ортолог RALF34 у огурца (Cucumis sativus) играет подобную роль. Целью данной работы стало исследование роли RALF34 в регуляции внутриклеточных процессов в корнях Cucumis sativus, так как понимание принципов и молекулярных основ действия малых сигнальных пептидов – базис перспективного влияния на продуктивность ценных сельскохозяйственных культур. В качестве объекта исследования были использованы трансгенные корни растений Cucumis sativus, несущие вектор для сверхэкспрессии CsRALF34, и корни, несущие вектор с геном бета-глюкуронидазы, не встречающейся в растительных организмах. Исследование проводилось с использованием методов «shotgun bottom-up» протеомики. При помощи биоинформатических подходов было определено, что, вероятно, RALF34 негативно влияет на рост корней путем ингибирования пролиферации клеток, модулирует АФК-сигналинг и адаптацию к абиотическому стрессу, изменяет клеточный метаболизм и активирует биосинтез белка у Cucumis sativus. Общий объем данной работы составляет 70 страниц с учетом всего сопроводительного материала (17 иллюстраций, 6 таблиц (в том числе, 1 таблица в приложении)). Работа состоит из 6 глав (введение, обзор литературы, материалы и методы, результаты, обсуждение и выводы) и содержит ссылки на 107 литературных источника.

Small signal peptides are one of the main molecules of intercellular communication in plants. RALF34, a representative of the RAPID ALKALINIZATION FACTOR (RALF) family of small signaling peptides, plays an important role in the initiation of lateral roots, affecting the architecture of the root system in Arabidopsis thaliana. Until recently, it was assumed that the RALF34 orthologue in cucumber (Cucumis sativus) plays a similar role. The overall goal of this work was to study the role of RALF34 in the regulation of intracellular processes in Cucumis sativus roots, since understanding the principles and molecular bases of the action of small signal peptides is a foundation for a promising effect on the productivity of valuable crops. As the object of the study the transgenic roots of Cucumis sativus plants, carrying a vector for overexpression of CsRALF34, and roots, carrying a vector with a beta-glucuronidase gene (absent in plant organisms), were used. The study was conducted using «shotgun bottom-up» proteomics approach. The results showed, that RALF34 probably inhibit cell proliferation, modulates ROS signaling and adaptation to abiotic stress, alters cellular metabolism and activates protein biosynthesis in root of Cucumis sativus. The total volume of this work is 70 pages, including all the accompanying material (17 illustrations, 6 tables (including 1 table in the appendix)). The work consists of 6 chapters (abstract, introduction, materials and methods, results, discussion and conclusions) and contains references to 107 literary sources.