Light signalling and the structure of primary cell walls in Arabidopsis thaliana

Pierwotna ściana komórkowa jest złożoną strukturą otaczającą żywe, dzielące się komórki roślin. Odpowiada za utrzymanie odpowiedniej struktury rośliny oraz ochrania ją przed czynnikami zewnętrznymi. Składa się głównie z polisacharydów takich jak celuloza, hemicelulozy i pektyny. Pierwotna ściana komórkowa jest strukturą dynamiczną, jej modyfikacja towarzyszy podziałom i elongacji komórek. Fotoreceptory są odpowiedzialne za detekcję światła, czyli jednego z najistotniejszych bodźców docierających do rośliny. Ich wpływ na wzrost i rozwój roślin jest bardzo szeroki, między innymi odgrywają rolę w kontrolowaniu procesów wzrostowych roślin. Przeprowadzone w ramach tej pracy eksperymenty miały na celu zbadanie, czy mutanty fotoreceptorów Arabidopsis thaliana charakteryzują się inną strukturą i syntezą pierwotnej ściany komórkowej w porównaniu z dzikim typem. Używając HPLC, przeprowadzono analizę monosacharydów wyekstrahowanych z niekrystalicznych polisacharydów ściany komórkowej. Dodatkowo, przeprowadzono specyficzną analizę struktury dwóch hemiceluloz: ksyloglukanu i ksylanu, używając techniki analizy elektroforetycznej oligosacharydów. Wykonano także ilościową analizę celulozy oraz analizę relatywnej ekspresji genu kodującego podjednostkę syntazy celulozy CESA6 w roślinach z mutacjami w genach kodujących fotoreceptory oraz w roślinach typu dzikiego. Badania wykazały częściowe różnice w strukturze i biosyntezie pierwotnej ściany komórkowej pomiędzy mutantami fotoreceptorów a dzikim typem. Wyniki analiz są punktem wyjścia do przeprowadzenia dokładniejszych i obszerniejszych badań na temat wpływu sygnałów świetlnych na budowę i biosyntezę pierwotnej ściany komórkowej.

Primary cell wall is a complex structure that surrounds proliferating plant cells and is responsible for the structural support of plants and protects them from environmental stress factors. The wall is mainly composed of polysaccharides such as cellulose, hemicelluloses and pectins. Primary cell wall is a dynamic structure which is modified during cell proliferation and elongation. Photoreceptors are responsible for detecting light which is one of the most important stimuli perceived by plants. They have a broad range of action including control of growth processes. The analyses carried out as part of this work were aimed at examining whether the structure or biosynthesis of the primary cell wall of Arabidopsis thaliana photoreceptor mutants differs from that in the wild-type plants. The analysis of monosaccharides extracted from non-crystalline cell wall polysaccharides was performed using HPLC. Additionally, a specific analysis of the structure of two hemicelluloses: xyloglucan and xylan was performed using Polysaccharide Analysis using Carbohydrate gel Electrophoresis. The quantitative analysis of cellulose and the analysis of the relative expression of the gene encoding CESA6 cellulose synthase subunit in plants with mutations in the genes encoding photoreceptors and in wild-type plants were also performed. The results indicate some differences in primary cell wall structure and biosynthesis between photoreceptor mutants and wild-type plants. The results of this work are a starting point for more detailed and extensive research on the influence of light signals on the structure and biosynthesis of the primary cell wall.