The role of alternative splicing in plants

Abstract

Alternative splicing is a mechanism of gene expression regulation that maintains, regulates, and creates genomic diversity and tissue specificity in plants. It involves the differential joining of exons in precursor mRNAs, leading to multiple mRNA isoforms from a single gene. The formation of these isoform variants and their subsequent translation leads to subfunctionalization of proteins, generating diversity in structure and function. Therefore, alternative splicing is often important in various biological processes in plants, such as development, stress response, immunity, and reproduction. Key types of alternative splicing events include intron retention, exon skipping, alternative 5'/3' splice sites, and mutually exclusive exons. Regulation of alternative splicing involves cis-regulatory elements and trans- acting protein factors such as serine/arginine-rich (SR) proteins and heterogeneous nuclear ribonucleoproteins (hnRNPs). This thesis aims to summarise the mechanisms and consequences of alternative splicing in plant development, including maturation of male and female gametophytes, meiosis, stress, and cell differentiation. It also describes methodological approaches that allow for a genome-wide study of alternative splicing, including microarrays, RNA-seq, and PCR. A better understanding of...

Alternativní sestřih představuje mechanismus regulace genové exprese, který udržuje, reguluje a vytváří genomovou diverzitu a pletivovou specificitu u rostlin. Zahrnuje odlišné spojování exonů v prekurzorových mRNA, což vede k více mRNA isoformám z jednoho genu. Vznik těchto isoformních variant a jejich následný překlad vede k subfunkcionalizaci proteinů a vytváří diverzitu ve struktuře a funkci. Alternativní sestřih je proto často důležitý v různých biologických procesech u rostlin, jako je vývoj, stresová odpověď, imunita a reprodukce. Klíčovými typy událostí alternativního sestřihu jsou retence intronů, vynechání exonů, alternativní 5'/3' sestřihová místa a vzájemně se vylučující exony. Regulace alternativního sestřihu zahrnuje cis-regulační elementy a trans-působící proteinové faktory, jako jsou serin/arginin bohaté (SR) proteiny a heterogenní jaderné ribonukleoproteiny (hnRNP). Tato práce shrnuje mechanismy a důsledky alternativního sestřihu ve vývoji rostlin, včetně zrání samčích a samičích gametofytů, meiózy a diferenciace buněk. Popisuje také metodologické přístupy, které umožňují studium alternativního sestřihu v celém genomu, včetně microarrays, RNA-seq a PCR. Lepší porozumění alternativnímu sestřihu poskytne pohledy do biologie rostlin a může usnadnit zemědělské a biotechnologické aplikace.