000			19476nam a22002177a 4500
999			_c291793 _d291793
082			_a660.6 _bELI/EX Ph.D
100			_aElizabeth Jose
245			_aExpression profiling of genes associated with nitrogen use efficiency in rice varieties under organic and conventional management
260			_aVellayani _bDepartment of Molecular Biology and Biotechnology, College of Agriculture _c2024
300			_a139p.
502			_a Ph.D
520	3		_aThe study entitled “Expression profiling of genes associated with nitrogen use efficiency in rice varieties under organic and conventional management” was conducted in the Department of Molecular Biology and Biotechnology during 2019-2023. The objectives of the study were to identify differentially expressed genes associated with nitrogen use efficiency (NUE) in rice varieties under organic and conventional management and to find out the polymorphism in the gene sequences. A pot culture experiment was conducted in a completely randomized design with five replications. Four rice varieties namely Jaiva, Ezhome 2, Uma and Jyothi were compared under two nutrient management practices (KAU PoP, Adhoc Organic PoP of KAU) along with an absolute control. Under organic management, nutrients were applied on N equivalent basis. The observations on morphological, physiological, biochemical and yield parameters and expression of genes associated with NUE were taken at seedling, panicle initiation and grain filling stages. All rice varieties showed significantly taller plants, greater number of tillers per hill, higher grain and straw yields per hill with KAU PoP. Jaiva and Ezhome 2 showed a significantly greater number of productive tillers per hill (P=0.001 and P=0.02) under KAU PoP, and Ezhome 2 produced higher filled grains per panicle under organic PoP. Jyothi showed significantly higher root depth and root biomass per hill (46.34 cm, 18.6 g) under organic PoP. At the vegetative stage, all varieties except Jaiva and Uma, exhibited significantly higher photosynthetic rates under KAU PoP. The varieties Ezhome 2 and Uma showed higher leaf protein content under organic PoP. All rice varieties, except Ezhome 2, showed significantly higher amino acid content under KAU PoP. The nutrient management practices did not significantly affect the reducing sugar content in Jyothi, compared to other varieties which showed higher values under KAU PoP. All the varieties showed higher NUE with KAU PoP than organic PoP. Maximum NUE was seen in Jyothi (0.28 kg yield increase/g N applied) under KAU PoP. Variation in NUE under both nutrient management was found to be lesser in the variety Jaiva (23.8%). 195 Expression profiles of NUE-associated genes such as OsNRT1.1a, OsNRT1.1b, OsAMT1.1, OsAMT1.2, OsAMT1.3, OsNRT2.1, OsNAR2.1, OsGS1.1, OsNADH-GOGAT1 were analyzed at different stages of growth by performing RT-qPCR using SYBR Green dye and β-actin as the reference gene. At the three-week seedling stage, ammonium uptake and transporter genes OsAMT1.1, OsAMT1.2, and nitrate uptake and transporter gene OsNRT2.1 which are root-specific in nature, exhibited significantly higher expression under organic PoP in Jaiva and Jyothi. Jyothi also showed a significantly high expression of glutamine synthase gene, OsGS1.1 in the leaf and root tissues (0.72 and 8.28 folds respectively). OsNADH-GOGAT1, a gene associated with nitrogen assimilation exhibited significantly higher expression in the root tissues of all rice varieties, except Jaiva under organic PoP. At the panicle initiation stage, Uma and Jyothi showed comparatively higher expression of OsNRT1.1a, OsNRT1.1b, OsAMT1.1, OsAMT1.2, OSAMT1.3, OsNRT2.1, OsNAR2.1 and OsNADH-GOGAT1 under organic PoP. At the grain-filling stage, Uma showed significantly higher expression of OsAMT1.1 (3.19 folds), OsAMT1.2 (5.24 folds), OsAMT1.3 (7.65 folds), OsNAR2.1 (11.02 folds), OsNADH-GOGAT1 (2.2 folds) in root tissues under organic PoP. Jyothi, under organic management, showed significantly higher expression of the OsNRT2.1 gene (6.95 folds) in root tissues. In Jaiva, nitrogen assimilatory genes like OsGS1.1 and OsNADH-GOGAT1 showed higher expression in leaf and root tissues under PoP and for Jyothi, they were found elevated (P<0.005) under organic PoP. The full-length sequencing of differently expressed OsAMT1.1 of Jaiva yielded a sequence comprising 2671 bp. This is the initial comprehensive gene sequencing report for the OsAMT1.1 gene of an organic rice variety. It showed a similarity (99.7%) to that of NERICA L19 (O. sativa × O. glaberrima). Uma exhibited an insertion of 41 bp in the promoter region compared to the other three varieties. Furthermore, some single nucleotide polymorphisms were also identified in the promoter region of Jaiva, Ezhome, Uma and Jyothi. In conclusion, the present study explored the response of the key genes involved in the uptake, transport and assimilation of nitrate and ammonium under different nutrient management strategies in determining nitrogen use efficiency in rice varieties. 196 Jaiva and Jyothi exhibited superior efficiency in both nitrate and ammonium uptake, correlating with higher NUE and narrower yield gaps between organic and fertilizer-based management. In the initial stages of crop growth, an elevated expression of OsAMT1.1 and OsAMT1.2 was seen in Jaiva and Jyothi under organic management, whereas OsAMT1.3, which has a N-derepressible role was highly expressed in Uma under organic management. The variety, Uma was found to be less nitrogen-efficient and was highly influenced by ammoniacal fertilizer. Even though OsAMT1.1 and OsAMT1.2 were less expressed in the initial stages of Uma, a significant increase was observed in its later stages. OsNRT2.1 and its partner protein OsNAR2.1, which are important in regulating nitrate transport and signaling, were upregulated in Jaiva and Jyothi under organic PoP, influencing root development and contributing to superior agronomic use efficiency. The higher expression of OsGS1.1 in the seedling and grain filling stages of Jyothi under organic PoP contributed to grain development and filling, demonstrating better NUE and a reduced yield gap. Ezhome 2, by exhibiting higher OsGS1.1 expression at the seedling stage, displayed increased filled grains, emphasizing the significance of early gene expression in yield determination. Furthermore, OsNADH-GOGAT1's role in ammonia assimilation, productive tiller formation, and grain development was evident, with varieties like Ezhome 2 showcasing its positive impact on grain number and tiller productivity under organic PoP. The findings highlight the complexity of nitrogen response and metabolism in rice and emphasize the importance of nutrient management strategies in achieving optimal NUE and crop yield. The observed variations in the gene expression across different varieties and growth stages provide a foundation for further research and potential molecular interventions to enhance NUE in rice. 197 സംഗ്രഹം "ജൈവവളപ്രയയോഗത്തിലുടെയുും രോസവള പ്രയയോഗത്തിലുടെയുും ടെലലിെങ്ങളിടല ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമതയുമോയി ബ􀅸ടെട്ട ൈീെുകളുടെ എക്സ്പപ്രഷൻ ടപ്രോജൈലിുംഗ്" എന്ധ വിഷയത്തിൽ യമോളികയുലർ ബയയോളൈി ആൻഡ് ബയയോടെക്സ്യെോളൈി വകുെിൽ രഠെും െെത്തി. യകരളത്തിടല ടെലലിെങ്ങളുടെ ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമതയുമോയി ബ􀅸ടെട്ട ൈീെുകടള തിരിച്ചറിയുക, ൈീെുകളിടല യരോളിയമോർൈിസും കടെത്തുക എന്ധിവയോയിരുന്ധു രഠെത്തിൻ് ടറ ലക്ഷയങ്ങൾ. ജൈവ, ഏയ ോും 2, ഉമ, യൈയോതി എന്ധീ യകരളത്തിടല പ്രധോെടരട്ട െോല് ടെലലിെങ്ങടള വിവിധ വളപ്രയയോഗരീതികൾ (KAU PoP, Adhoc Organic PoP of KAU) പ്രകോരും തോരതമയും ടെയ്തു. ടെെിച്ചട്ടികളിൽ CRD design ൽ രൂരീകരിച്ച രഠെത്തിൽ രെു വളപ്രയയോഗരീതികളിലുും തുലയമോയ അെിസ്ഥോെത്തിൽ ജെപ്െൈൻ െൽകി. ഈ ടെലലിെങ്ങളുടെ വിവിധ വളർച്ചകോലഘട്ടത്തിൽ, അവയുടെ വളർച്ച, വിളവ്, ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമത, അവയുമോയി ബ􀅸ടെട്ട ൈീെുകളുടെ പ്രവർത്തെും എന്ധിവടയ രറ്റി രഠിച്ചു. എലലോ ടെലലിെങ്ങളിലുും രോസവളപ്രയയോഗത്തിൽ ഉയർന്ധ വളർച്ചയുും, ധോെയവിളവുും, ജവയകോൽ വിളവുും യരഖടരെുത്തി. ജൈവ, ഏയ ോും 2 എന്ധിവ രോസവളപ്രയയോഗത്തിൽ (P=0.001, P=0.02) ഉൽെോദെക്ഷമമോയ െിലലറുകൾ ഗണ്യമോയി യരഖടരെുത്തി. ജൈവവള പ്രയയോഗത്തിൽ യൈയോതിക ഉയർന്ധ റൂട്ട ബിയയോമോസ്ുും ആ വുും (18.6 പ്ഗോും, 46.34 ടസൻ് റീമീറ്റർ) യരഖടരെുത്തി. ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമതയുമോയി ബ􀅸ടെട്ട ൈീെുകളുടെ (OsNRT1.1a, OsNRT1.1b, OsAMT1.1, OsAMT1.2, OsAMT1.3, OsNRT2.1, OsNAR2.1, OsGS1.1, OsNADH-GOGAT1) എക്സ്പപ്രഷൻ ടപ്രോജൈലിുംഗ് ടെലലിന്ടറ വളർച്ചയുടെ വിവിധ ഘട്ടങ്ങളിൽ രഠിച്ചു. β-actin റൈറൻപ ൈീെോയി ഉരയയോഗിച്ച RT-qPCR െെത്തി. സീഡ്ലിുംഗ് ഘട്ടത്തിൽ, അയമോണ്ിയും അപ്‌യെക പ്െോൻപയരോർട്ടർ ൈീെുകൾ (OsAMT1.1, OsAMT1.2) ജെയപ്െറ്റ അപ്‌യെക , പ്െോൻപയരോർട്ടർ ൈീൻ OsNRT2.1 എന്ധിവ ജൈവ, യൈയോതി തുെങ്ങിയ ടെലലിെങ്ങൾക ജൈവവളപ്രയയോഗത്തിൽ ഉയർന്ധ എക്സ്പപ്രഷൻ കോണ്ിച്ചു. 198 ഇലയിലുും യവരിലുും (യഥോപ്കമും 0.72, 8.28 folds) OsGS1.1-ൻ് ടറ ഉയർന്ധ എക്സ്പപ്രഷൻ-െുും യൈയോതി കോണ്ിച്ചു. രോെികിൾ ഇെീയഷയഷൻ ഘട്ടത്തിൽ, ജൈവവള പ്രയയോഗത്തിൽ ഉമ, യൈയോതി ടെലലിെങ്ങൾക OsNRT1.1a, OsNRT1.1b, OsAMT1.1, OsAMT1.2, OSAMT1.3, OsNRT2.1, OsNAR2.1, OsNADH-GOGAT1 മുതലോയ ൈീെുകളുടെ എക്സ്പപ്രഷൻ തോരതയമയെ ഉയർന്ധതോയിരുന്ധു. ഉമ ടെലലിെത്തിൽ, ജപ്ഗൻ ൈിലലിുംഗ് ഘട്ടത്തിൽ, OsAMT1.1 (3.19 folds), OsAMT1.2 (5.24 folds), OsAMT1.3 (7.65 folds), OsNAR2.1 (11.02 folds), OsNADH-GOGAT1 (2.2 folds) എന്ധീ ൈീെുകൾ ഉയർന്ധ എക്സ്പപ്രഷ്ൻ കോണ്ിച്ചു. ജൈവവള പ്രയയോഗത്തിൽ യൈയോതി ടെലലിെത്തിൽ, റൂട്ട െിഷയൂകളിൽ OsNRT2.1 (6.95 folds) ഗണ്യമോയി ൈീൻ എക്സ്പപ്രഷൻ കോണ്ിച്ചു. ജൈവ ടെലലിെത്തിൽ, OsGS1.1, OsNADH-GOGAT1 തുെങ്ങിയ ജെപ്െൈൻ അസിമിയലറ്ററി ൈീെുകൾ രോസവളപ്രയയോഗത്തിൽ ഉയർന്ധ ൈീൻ എക്സ്പപ്രഷ്ൻ കോണ്ിച്ചു. യൈയോതി ഇെടത്ത സുംബ􀅸ിച്ചിെയത്തോളും അവ രോസവളത്തിന് കീ ിലോണ് ഉയർന്ധതോയി കടെത്തിയത്(P<0.005). ജൈവ ടെലലിെത്തിൻ് ടറ ഡിഫ്‌റിന്റിഷിൽ എക്സ്പപ്രഷൻ കോണ്ികുന്ധ OsAMT1.1 ൈീെിൻട്റ ൈുൾ ടലങ്തത് ൈീൻ സീകവൻസിങ്ത (2671 bp) ടെയ്തു. ജൈവ ഇെത്തിടല ഈ ൈീെിൻ് ടറ പ്രോരുംഭ സമപ്ഗ ൈീൻ സീകവൻസിങ്ത റിയെോർട്ടോണ്ിത്. ഇത് NERICA L19 (O. sativa × O. glaberrima) യുമോയി 99.7% സോമയും കോണ്ിച്ചു. മറ്റ മൂന്ധ ഇെങ്ങടള അയരക്ഷിച്ച പ്രയമോട്ടർ യമഖലയിൽ ഉമ 41 bp ഇൻയസർഷൻ കടെത്തി. കൂെോടത, ജൈവ, ഏയ ോും, ഉമ, യൈയോതി എന്ധിവയുടെ പ്രയമോട്ടർ യമഖലയിൽ െില സിുംഗിൾ െയൂക്ലിയയോജെഡ് യരോളിയമോർൈിസങ്ങളുും കടെത്തി. ഈ രഠെത്തിൽ ടെലലിെങ്ങളിടല ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമത െിർണ്ണയികുന്ധതിെുള്ള വിവിധ വളപ്രയയോഗരീതികൾക കീ ിൽ ജെയപ്െറ്റിൻ് ടറയുും അയമോണ്ിയത്തിൻ് ടറയുും വലിടച്ചെുകൽ, പ്െോൻപയരോർട്ട , സവോുംശീകരണ്ും എന്ധിവയിൽ ഉൾടെട്ടിരികുന്ധ പ്രധോെ ൈീെുകളുടെ പ്രതികരണ്ും കടെത്തി. ജെയപ്െറ്റുും അയമോണ്ിയവുും വലിടച്ചെുകുന്ധതിൽ ജൈവയുും യൈയോതിയുും മികച്ച കോരയക്ഷമത പ്രകെമോകി, ഉയർന്ധ ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമതയുമോയി ബ􀅸ും രുലർത്തുകയുും രെു വളപ്രയയോഗരീതികളുും തമ്മിലുള്ള യീൽഡ് ഗയോപ്‌ കുറകുകയുും ടെയ്തു. വിള വളർച്ചയുടെ പ്രോരുംഭ 199 ഘട്ടത്തിൽ, ജൈവവളപ്രയയോഗത്തിന് കീ ിൽ ജൈവ, യൈയോതി എന്ധിവയിൽ OsAMT1.1, OsAMT1.2 എന്ധിവയുടെ ഉയർന്ധ ൈീൻ എക്സ്പപ്രഷൻ കോണ്ടെട്ടു. കർഷകപ്രീതിയുള്ള ഉമ എന്ധ ടെലലിെത്തിന് ജെപ്െൈൻ കോരയക്ഷമത കുറവോടണ്ന്ധുും അയമോണ്ിയോകൽ വളത്തിൻ് ടറ സവോധീെും കൂെുതലോടണ്ന്ധുും കടെത്തി. ഉമയുടെ പ്രോരുംഭ ഘട്ടത്തിൽ OsAMT1.1 ഉും OsAMT1.2 ഉും കുറവോയിരുന്ധുടവങ്കിലുും, രിന്ധീെുള്ള ഘട്ടങ്ങളിൽ കോരയമോയ വർദ്ധെവ് െിരീക്ഷികടെട്ടു. ജെയപ്െറ്റ പ്െോൻപയരോർട്ടുും സിഗ്നലിുംഗുും െിയപ്രികുന്ധതിൽ പ്രധോെമോയ OsNRT2.1 ഉും അതിൻ് ടറ രോർട്ണ്ർ യപ്രോട്ടീെോയ OsNAR2.1 ഉും ജൈവ, യൈയോതി എന്ധി ടെലലിെങ്ങളിൽ ഉയർന്ധ ൈീൻ എക്സ്പപ്രഷൻ കോണ്ിച്ച , മികച്ച കോർഷിക ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമതയ്ക സുംഭോവെ െൽകി. ഏയ ോും 2 പ്രോരുംഭ ഘട്ടത്തിൽ ഉയർന്ധ OsGS1.1 എക്സ്പപ്രഷൻ പ്രദർശിെിച്ചുടകോെ , വിളവ് െിർണ്യത്തിടല ആദയകോല ൈീൻ എക്സ്പപ്രഷൻ് ടറ പ്രോധോെയടത്ത ഊന്ധിെറയുന്ധു. കൂെോടത, അയമോണ്ിയ സവോുംശീകരണ്ും, ഉൽെോദെക്ഷമമോയ െിലലർ രൂരീകരണ്ും, ധോെയ വികസെും എന്ധിവയിൽ OsNADH-GOGAT1 ൻ് ടറ രങ്ക പ്രകെമോയിരുന്ധു, ഏയ ോും 2 യരോലുള്ള ടെലലിങ്ങൾ ജൈവവളപ്രയയോഗരീതി പ്രകോരും ധോെയങ്ങളുടെ എണ്ണത്തിലുും െിലലർ ഉൽെോദെക്ഷമതയിലുും െലല സവോധീെും കോണ്ികുകയുെോയി. ഈ കടെത്തലുകൾ ടെലലിടല ജെപ്െൈൻ പ്രതികരണ്ത്തിൻ് ടറയുും രോസവിെിമയത്തിൻ് ടറയുും സങ്കീർണ്ണത ഉയർത്തികോട്ടുന്ധു, കൂെോടത ഒപ്‌റ്റിമൽ ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമത, വിളവ് എന്ധിവ യെെുന്ധതിൽ യരോഷക രരിരോലെ തപ്രങ്ങളുടെ പ്രോധോെയടത്ത ഊന്ധിെറയുന്ധു. വയതയപത ടെലലിന്ധങ്ങളിയുള്ള വളർച്ചോഘട്ടങ്ങളിടല ൈീൻ എക്സ്പപ്രഷൻ വയതിയോെങ്ങൾ, ടെലലിടല ജെപ്െൈൻ ഉരയയോഗ കോരയക്ഷമത വർദ്ധിെികുന്ധതിെുള്ള കൂെുതൽ ഗയവഷണ്ത്തിന് ഒരു അെിത്തറ െൽകുന്ധു.
650			_aMolecular Biology and Biotechnology
650			_aProfiling of genes
650			_aNitrogen
650			_aRice varieties
650			_aOrganic and conventional management
700			_aSoni, K B(Guide)
856			_uhttps://krishikosh.egranth.ac.in/handle/1/5810218998
942			_2ddc _cTH