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Development of a genetic system in plant growth-promoting Paraburkholderia
Ajtena Aličković
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Genetik und Entwicklungsbiologie
Betreuer*in
Wolfram Weckwerth
DOI
10.25365/thesis.77050
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-12611.71713.388496-8
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Diese Studie untersucht die Entwicklung eines genetischen Systems in einem neuartigen Paraburkholderia-Isolat, das zu den pflanzenwachstumsfördernden Beta-Proteobakterien gehört. Das Hauptziel besteht darin, die Mechanismen zu erforschen, durch die dieses Isolat das Pflanzenwachstum fördert. Mithilfe eines Allelaustauschsystems konnten gezielte Knockouts der nifH- und acdS-Gene erzeugt werden. Diese Knockouts wurden durch die Amplifikation homologer Flanken der Zielgene upstream und downstream generiert, die anschließend in einen Suizid-Vektor (pMo130) integriert und durch konjugativen Transfer in Paraburkholderia Msb3 übertragen wurden. Diese Methode ermöglichte präzise Gen-Deletionen, die mittels PCR und Sequenzierung bestätigt wurden, was ein tieferes Verständnis der Rolle und Auswirkungen dieser Gene auf die Förderung des Pflanzenwachstums ermöglichte. Der Msb3-Stamm zeigte ein erhebliches Potenzial zur Förderung des Pflanzenwachstums, hauptsächlich durch die Produktion von ACC-Deaminase, die den Ethylengehalt in Pflanzen reduziert – ein Hormon, das unter Stressbedingungen mit Wachstumshemmung verbunden ist. Die Fähigkeit von Msb3, die Ethylenkonzentration durch das Spalten von ACC (1-Aminocyclopropan-1-Carboxylat), einem Vorläufer von Ethylen, zu modulieren, deutet auf eine Schlüsselrolle bei der Verbesserung der Stressresistenz von Pflanzen und der Förderung des Wachstums hin. Darüber hinaus zeigten nifH-Knockout-Stämme unter den experimentellen Bedingungen keinen Einfluss auf die Förderung des Pflanzenwachstums, jedoch weist die Anwesenheit dieses Stickstofffixierungs-Gens auf das Potenzial des Bakteriums zur Stickstofffixierung in natürlichen Umgebungen hin. Insgesamt zeigen diese Ergebnisse, dass Msb3 mehrere Mechanismen – wie die ACC-Deaminase-Aktivität und möglicherweise die Stickstofffixierung – einsetzt, um die Fitness des Wirts zu verbessern und das Pflanzenwachstum zu fördern, was es zu einem vielversprechenden Kandidaten für nachhaltige landwirtschaftliche Anwendungen macht.
Abstract
(Englisch)
This study explores the development of a genetic system in a novel plant growth promoting Paraburkholderia isolate belonging to the beta proteobacteria. The main objective is the investigation of the mechanisms through which this isolate promotes plant growth. Using an allelic exchange system, successful knockouts of the nifH and acdS genes were achieved. These knockouts were generated by amplifying upstream and downstream homologous flanks of the target genes, which were then integrated into a suicide vector (pMo130) for conjugative transfer into Paraburkholderia Msb3. This method allowed for precise gene deletions, confirmed via PCR and sequencing, enabling a deeper understanding of the roles and impacts of these genes on plant growth promotion. The Msb3 strain demonstrated significant plant growth-promoting potential, primarily through the production of ACC deaminase, which reduces ethylene levels in plants—a hormone associated with growth inhibition under stress conditions. The ability of Msb3 to modulate ethylene levels by cleaving ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylate), a precursor to ethylene, suggests a key role in enhancing plant stress tolerance and promoting overall growth. In addition, although nifH knockout strains showed no impact on plant growth promotion under the experimental conditions, the presence of this nitrogenase gene cluster highlights the bacterium's potential for nitrogen fixation in natural environments. Together, these findings indicate that Msb3 employs multiple mechanisms—such as ACC deaminase activity and possibly nitrogen fixation—to enhance host fitness and promote plant growth, making it a promising candidate for sustainable agricultural applications.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Paraburkholderia Genetik Pflanzenwachstum fördernde Bakterien ACC
Schlagwörter
(Englisch)
Paraburkholderia Genetics Plant growth promoting bacteria ACC
Autor*innen
Ajtena Aličković
Haupttitel (Englisch)
Development of a genetic system in plant growth-promoting Paraburkholderia
Publikationsjahr
2024
Umfangsangabe
39 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Wolfram Weckwerth
Klassifikation
42 Biologie > 42.20 Genetik
AC Nummer
AC17366546
Utheses ID
73476
Studienkennzahl
UA | 066 | 877 | |