Seed quality is a critical indicator for efficient agricultural production systems, because enhanced germination of seeds is a highly valuable trait that determines crop stand and its performance. Defective seed germination and seedling growth often lead to massive crop loss, therefore, improving the quality of seeds is crucial to meet the needs of high-standard agricultural markets. Before germination occurs, seeds are subjected to various levels of oxidative stress that lead to genotoxic damage and affect the “pre-germinative metabolism”. The latter term refers to all the processes that lead to the transition from the quiescent state of dry seeds toward the active proliferating state of germinating seeds. In this respect, DDR (DNA damage response) mechanisms are crucial to improve seed vigor during germination. Seed priming is used to enhance germination and seedling vigor that leads to a better plant establishment in both normal and stressful conditions. A deeper knowledge of the molecular processes that control the seed response to priming is currently needed in order to assist the search for molecular hallmarks (e.g. genes, proteins and metabolites) useful for predicting the efficiency of pre-sowing treatments. The main objective of this study is to decipher the role of seven candidate genes coding for proteins that are differentially accumulated during the dehydration-rehydration cycle in the context of hydropriming and dry-back applied to Medicago truncatula seeds. These genes could feasibly be used as molecular hallmarks to track the various stages of priming progression, possibly acting as indicators of seed quality.
La qualità del seme è un indicatore critico per sistemi di produzione agricola ad elevata efficienza. Una migliore performance di germinazione rappresenta una caratteristica di grande valore poiché influenza positivamente l’uniformità di emergenza del raccolto e il grado di tolleranza a stress ambientali delle piante coltivate. Condizioni non ottimali di germinazione compromettobìno il processo di crescita delle piante, causando perdite significative di raccolto. Di conseguenza, risulta fondamentale migliorare dei qualità dei semi per soddisfare le esigenze dei mercati agricoli. Durante il loro ciclo vitale, i semi sono sottoposti a vari livelli di stress ossidativo che determinano danni genotossici e inducono variazioni a livello del “metabolismo pre-germinativo”. Con quest'ultimo termine si intendono tutti i processi che si attivano durante la transizione dallo stato quiescente alla germinazione.In questo contesto, i meccanismi DDR (DNA Damage Response) sono fondamentali per migliorare il vigore dei semi e promuovere l’efficienza del processo di germinazione. Le tecniche di seed priming sono utilizzate per migliorare la germinazione e il vigore della plantula, rafforzando il livello di tolleranza a stress ambientali. Una conoscenza più approfondita dei processi molecolari che controllano la risposta del seme al priming è attualmente necessaria per promuovere l’identificazione di indicatori molecolari (es. geni, proteine e metaboliti) utili per monitorare l'efficienza dei protocolli di priming in fase di sviluppo. L'obiettivo principale di questo lavoro di tesi è di decifrare il ruolo di sette geni che codificano per proteine che si accumulano durante il ciclo di reidratazione-disidratazione associato ad un trattamento di idropriming e dry-back applicato ai semi di Medicago truncatula. Questi geni potrebbero essere utilizzati come indicatori molecolari della risposta del seme durante le varie fasi di priming e dry-back.
Molecular and Bioinformatic Characterization of Candidate Priming-responsive Proteins in Medicago truncatula L. Seeds
WAZEER, HISHAM
2021/2022
Abstract
Seed quality is a critical indicator for efficient agricultural production systems, because enhanced germination of seeds is a highly valuable trait that determines crop stand and its performance. Defective seed germination and seedling growth often lead to massive crop loss, therefore, improving the quality of seeds is crucial to meet the needs of high-standard agricultural markets. Before germination occurs, seeds are subjected to various levels of oxidative stress that lead to genotoxic damage and affect the “pre-germinative metabolism”. The latter term refers to all the processes that lead to the transition from the quiescent state of dry seeds toward the active proliferating state of germinating seeds. In this respect, DDR (DNA damage response) mechanisms are crucial to improve seed vigor during germination. Seed priming is used to enhance germination and seedling vigor that leads to a better plant establishment in both normal and stressful conditions. A deeper knowledge of the molecular processes that control the seed response to priming is currently needed in order to assist the search for molecular hallmarks (e.g. genes, proteins and metabolites) useful for predicting the efficiency of pre-sowing treatments. The main objective of this study is to decipher the role of seven candidate genes coding for proteins that are differentially accumulated during the dehydration-rehydration cycle in the context of hydropriming and dry-back applied to Medicago truncatula seeds. These genes could feasibly be used as molecular hallmarks to track the various stages of priming progression, possibly acting as indicators of seed quality.È consentito all'utente scaricare e condividere i documenti disponibili a testo pieno in UNITESI UNIPV nel rispetto della licenza Creative Commons del tipo CC BY NC ND.
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https://hdl.handle.net/20.500.14239/14607