Analysis of polarity establishment during megagametogenesis and early zygotic embryogenesis in Zea mays [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Nádia Graciele Krohn

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• Publié par: universitat_regensburg
• Publié le: 01 janvier 2010
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Extrait

Analysis of polarity establishment during
megagametogenesis and early zygotic
embryogenesis in Zea mays





DISSERTATION

ZUR ERLANGUNG DES DOKTORGRADES
DER NATURWISSENSCHAFTEN (DR. RER. NAT.)
DER FAKULTÄT FÜR BIOLOGIE UND VORKLINISCHE MEDIZIN
DER UNIVERSITÄT REGENSBURG





vorgelegt von

Nádia Graciele Krohn

aus Marechal Cândido Rondon, Brasilien








Regensburg, im September 2010


























Das Promotionsgesuch wurde eingereicht am: 04.10.2010

Die Arbeit wurde angeleitet von: Prof. Dr. T. Dresselhaus

Prüfungsausschuß: Vorsitzender: Prof. Dr. R. Sterner

Erstgutachter: Prof. Dr. T. Dresselhaus

Zweitgutachter: Prof. Dr. F. Sprenger

Drittprüfer: Prof. Dr. H. Tschochner

Contents
Chapter 1  Introduction to asymmetric cell division in plants ...................................................... 1 
1 Microgametogenesis .............................................................................................................. 1 
2 Embryogenesis ....................................................................................................................... 3 
3 Lateral root initiation ............................................................................................................. 5 
4 Stomata development ............................................................................................................ 5 
5 References .............................................................................................................................. 7 
Chapter 2  Identification of novel genes involved in polarity establishment during the 
asymmetric zygotic division of maize ......................................................................... 9 
1 Introduction ........................................................................................................................... 9 
2 Material and Methods ......................................................................................................... 14 
2.1 Plant material and isolation of cells from maize female and male gametophytes ....... 14 
2.2 DAPI staining ................................................................................................................. 14 
2.3 mRNA isolation and linear amplification ...................................................................... 15 
2.4 Microarray hybridization, coupling of AA‐aRNA to a Cy‐dye and scanning of hybridized 
chips 16 
2.5 Bioinformatics and candidates selection  18 
3 Results .................................................................................................................................. 19 
3.1 Identification of the time point of asymmetric zygotic division in maize ..................... 19 
3.2 Linear mRNA amplification of a population of few cells ............................................... 21 
3.3 Identification of genes expressed in the egg cell and differentially expressed in the 
apical and basal cell of the two‐celled proembryo ............................................................. 22 
3.3.1 Group 1: genes up-regulated in the egg and apical cell and down-regulated in the
basal cell ............................................................................................................... 23 
3.3.2 Group 2: genes up-regulated in the egg and basal cell and down-regulated in the
apical cell ............................................................................................................. 25 
3.4 Fertilization induced genes in the apical and basal cell of the two‐celled proembryo 26 
3.4.1 Group 3: genes up-regulated in the apical cell and down-regulated in the egg and
basal cell26 
3.4.2 Group 4: genes up-regulated in the basal cell and down-regulated in the egg and
basal cell28 
4 Discussion ............................................................................................................................. 30 
4.1 Cytoskeleton and polar distribution of mRNAs and proteins ....................................... 30 
4.2 Transcription profile of the basal cell ........................................................................... 31 
4.3 Gene regulation ............................................................................................................. 32 
4.4 The splicing machinery and cell fate determination ..................................................... 33
i
4.5 Signaling ........................................................................................................................ 33 
4.6 Outlook .......................................................................................................................... 34 
5 Summary....... 36 
6 References ............................................................................................................................ 37 
Chapter 3  The egg cell secreted peptide ZmEAL1 is a cell fate maintenance factor in the 
female gametophyte ................................................................................................. 40 
1 Introduction  40 
2 Material and Methods .......................................................................................................... 51 
2.1 Plant material and isolation of cells from maize female and male gametophyte ........ 51 
2.2 EST and bioinformatic analyses ..................................................................................... 51 
2.3 DNA and RNA extraction, Southern and Northern blot analysis, RT‐PCR and semi‐
quantitative Single Cell RT‐PCR ........................................................................................... 52 
2.4 Generation of constructs, biolistic transformation and regeneration of transgenic 
maize plants ........................................................................................................................ 54 
2.5 Transient transformation of maize BMS cells and plasmolysis experiments ................ 55 
2.6 Histological studies and eGFP imaging .......................................................................... 56 
3 Results .................................................................................................................................. 58 
3.1 ZmEAL1 is an EA1‐box protein ...................................................................................... 58 
3.2 Genomic location of ZmEAL1 and analysis of cis‐acting elements in the ZmEAL1 
promoter ............................................................................................................................. 59 
3.3 ZmEAL1 expression and protein localization during female gametophyte development 
and zygotic embryogenesis in maize ................................................................................... 62 
3.4 ZmEAL1 is a small secreted peptide .............................................................................. 68 
3.5 ZmEAL1‐RNAi phenotypes ............................................................................................. 69 
4 Discussion  77 
5 Summary...........................................................................................................