Ozone and nitrogen dioxide regulate similar gene expression responses in Arabidopsis but natural variation in the extent of cell death is likely controlled by different genetic loci

High doses of ozone (O-3) and nitrogen dioxide (NO2) cause damage and cell death in plants. These two gases are among the most harmful air pollutants for ecosystems and therefore it is important to understand how plant resistance or sensitivity to these gases work at the molecular level and its genetic control. We compared transcriptome data from O-3 and NO2 fumigations to other cell death related treatments, as well as individual marker gene transcript level in different Arabidopsis thaliana accessions. Our analysis revealed that O-3 and NO2 trigger very similar gene expression responses that include genes involved in pathogen resistance, cell death and ethylene signaling. However, we also identified exceptions, for example RBOHF encoding a reactive oxygen species producing RESPIRATORY BURST OXIDASE PROTEIN F. This gene had increased transcript levels by O-3 but decreased transcript levels by NO2, showing that plants can identify each of the gases separately and activate distinct signaling pathways. To understand the genetics, we conducted a genome wide association study (GWAS) on O-3 and NO2 tolerance of natural Arabidopsis accessions. Sensitivity to both gases seem to be controlled by several independent small effect loci and we did not find an overlap in the significantly associated regions. Further characterization of the GWAS candidate loci identified new regulators of O-3 and NO2 induced cell death including ABH1, a protein that functions in abscisic acid signaling, mRNA splicing and miRNA processing. The GWAS results will facilitate further characterization of the control of programmed cell death and differences between oxidative and nitrosative stress in plants.Peer reviewe

High-throughput sequencing data and the impact of plant gene annotation quality

The use of draft genomes of different species and re-sequencing of accessions and populations are now a common tool for plant biology research. The de novo assembled draft genomes make it possible to identify pivotal divergence points in the plant lineage and provide an opportunity to investigate the genomic basis and timing of biological innovations by inferring orthologs between species. Furthermore, re-sequencing facilitates the mapping and subsequent molecular characterization of causative loci for traits including plant stress tolerance or development. In both cases high quality gene annotation, the identification of protein-coding regions, gene promoters and 5’ and 3’ untranslated regions, is critical for investigation of gene function. Annotations are constantly improving but automated gene annotations still require manual curation and experimental validation. This is particularly important for genes with large introns, genes located in regions rich with transposable elements or repeats, large gene families and segmentally duplicated genes. In this opinion paper we highlight the impact of annotation quality on evolutionary analyses, genome-wide association studies and the identification of orthologous genes in plants. Furthermore, we predict that incorporating the accurate information from manual curation into databases will dramatically improve the performance of automated gene predictors.Peer reviewe

Ozone responses in Arabidopsis : beyond stomatal conductance

Tropospheric ozone (O-3) is a major air pollutant that decreases yield of important crops worldwide. Despite long-lasting research of its negative effects on plants, there are many gaps in our knowledge on how plants respond to O-3. In this study, we used natural variation in the model plant Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) to characterize molecular and physiological mechanisms underlying O-3 sensitivity. A key parameter in models for O-3 damage is stomatal uptake. Here we show that the extent of O-3 damage in the sensitive Arabidopsis accession Shahdara (Sha) does not correspond with O-3 uptake, pointing toward stomata-independent mechanisms for the development of O-3 damage. We compared tolerant (Col-0) versus sensitive accessions (Sha, Cvi-0) in assays related to photosynthesis, cell death, antioxidants, and transcriptional regulation. Acute O-3 exposure increased cell death, development of lesions in the leaves, and decreased photosynthesis in sensitive accessions. In both Sha and Cvi-0, O-3-induced lesions were associated with decreased maximal chlorophyll fluorescence and low quantum yield of electron transfer from Photosystem II to plastoquinone. However, O-3-induced repression of photosynthesis in these two O-3-sensitive accessions developed in different ways. We demonstrate that O-3 sensitivity in Arabidopsis is influenced by genetic diversity given that Sha and Cvi-0 developed accession-specific transcriptional responses to O-3. Our findings advance the understanding of plant responses to O-3 and set a framework for future studies to characterize molecular and physiological mechanisms allowing plants to respond to high O-3 levels in the atmosphere as a result of high air pollution and climate change.Peer reviewe

Transcriptomics and Functional Genomics of ROS-Induced Cell Death Regulation by RADICAL-INDUCED CELL DEATH1

Peer reviewe

Ryvässipulia viljelyyn

Ryvässipuli (Allium cepa Aggregatum-ryhmä) on perinteinen Suomessa viljelty kepasipulin muoto, joka jakautuu kasvunsa aikana useaksi sipuliksi. Ryvässipuli oli 1950-luvulle asti tärkein sipulimme kotitarve- ja ammattiviljelyssä, ja sillä on merkittävä arvo Suomen vihanneskasvien historiassa. Nykyisin kasvia viljellään lähinnä kotipuutarhoissa. Eri kantojen monimuotoisuutta on onnistuttu säilyttämään melko hyvin sekä harrasteviljelyn että virallisen geenivarasäilytyksen avulla. Geneettisen tutkimuksen mukaan suomalaiset ryvässipulit ovat ainutlaatuisia ja monimuotoisia. Eri sipulikannat eroavat toisistaan mm. sipuleiden muodon, kuoren ja mallon värin sekä lehdistön kasvutavan suhteen. Osa kannoista voi muodostaa kukkavarsia, toiset eivät lainkaan. Myös kantojen satoisuus vaihtelee. Maiju ja Yrjö Rikalan Puutarhasäätiön rahoittamassa Sipulit jakoon – ryvässipulin viljely nousuun (SIPULI)-hankkeessa tutkittiin vuosina 2020–2022 ryvässipulikantojen kemiallisia ominaisuuksia sekä virustauteja. Lisäksi koostettiin uutta ja vanhaa tietoa ryvässipuleiden viljelystä, käytöstä ja markkinoista. Tätä tietoa on koottu kattavasti tähän raporttiin viljelijöiden ja muiden ryvässipulista kiinnostuneiden hyödynnettäväksi. Ryvässipulikannat eroavat toisistaan fenolisten yhdisteiden ja sokereiden pitoisuuksien suhteen. Vertailtaessa Etelä- ja Pohjois-Suomessa viljeltyjen, samaa kantaa edustavien näytteiden pitoisuuksia todettiin, että etelässä viljellyt sipulit sisälsivät enemmän flavonoideja, mutta vähemmän sokereita kuin pohjoisessa viljellyt erät. Tulokseen saattaa vaikuttaa osaltaan sipuleiden erilainen koko ja erilaiset kasvuolosuhteet. Virustutkimus osoitti, että sipulin keltakääpiökasvuvirusta (OYDV) ja salotin piilovirusta (SLV) esiintyy yleisesti ryvässipuleissa, mutta myös testattujen virusten suhteen terveitä näytteitä löytyi viljelijöiltä. Kasvintuhoojien seuranta ja hallinta on tärkeää jatkossakin, jotta ryvässipulia voi menestyksekkäästi viljellä. Neljästä sipulikannasta tuotettiin virustestattua lisäysmateriaalia, joista on kasvatettu terveitä sipuleita kasvihuoneoloissa. Nämä sipulit toimitetaan jatkokasvatukseen kiinnostuneille viljelijöille keväällä 2023, tavoitteena parantaa kotimaisen ryvässipulin saatavuutta erityisesti kotitarveviljelijöille

Genome sequencing and population genomic analyses provide insights into the adaptive landscape of silver birch

Silver birch (Betula pendula) is a pioneer boreal tree that can be induced to flower within 1 year. Its rapid life cycle, small (440-Mb) genome, and advanced germplasm resources make birch an attractive model for forest biotechnology. We assembled and chromosomally anchored the nuclear genome of an inbred B. pendula individual. Gene duplicates from the paleohexaploid event were enriched for transcriptional regulation, whereas tandem duplicates were overrepresented by environmental responses. Population resequencing of 80 individuals showed effective population size crashes at major points of climatic upheaval. Selective sweeps were enriched among polyploid duplicates encoding key developmental and physiological triggering functions, suggesting that local adaptation has tuned the timing of and cross-talk between fundamental plant processes. Variation around the tightly-linked light response genes PHYC and FRS10 correlated with latitude and longitude and temperature, and with precipitation for PHYC. Similar associations characterized the growth-promoting cytokinin response regulator ARR1, and the wood development genes KAK and MED5A.Peer reviewe

Author Correction: Genome sequencing and population genomic analyses provide insights into the adaptive landscape of silver birch.

In the version of this article initially published, there was a mistake in the calculation of the nucleotide mutation rate per site per generation: 1 × 10−9 mutations per site per generation was used, whereas 9.5 × 10−9 was correct. This error affects the interpretation of population-size changes over time and their possible correspondence with known geological events, as shown in the original Fig. 4 and supporting discussion in the text, as well as details in the Supplementary Note. Neither the data themselves nor any other results are affected. Figure 4 has been revised accordingly. Images of the original and corrected figure panels are shown in the correction notice

Ostotilausprosessin kehittäminen jatkuvan parantamisen näkökulmasta: Case Tampereen ammattikorkeakoulu Oy

Tämän opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää Tampereen ammattikorkeakoulu Oy:n ostotilausprosessin mahdolliset kehitystarpeet sekä tuottaa prosessista kirjallinen ohje tilaustyötä tekeville. Tarve prosessin tarkasteluun nousi esiin puutteellisin tiedoin saapuneiden ostolaskujen myötä. Tavoitteena oli, että kaikilla TAMKin tilaajilla on tarvittavat tiedot tilausprosessista, jonka myötä TAMKiin saapuvilta laskuilta löytyy vaaditut perustiedot. Tutkimus toteutettiin kvalitatiivista menetelmää käyttäen. Aineistoa kerättiin tilaajille järjestettyjen työpajojen sekä puutteellisin tiedoin saapuneiden ostolaskujen avulla. Tilaajilta saatu palaute toimi merkittävässä osassa kirjallisen tilaajaohjeen työstössä sekä kehitystarpeiden analysoinnissa. Opinnäytetyön teoriaosuudessa käsitellään liiketoiminnan kehittämistä prosessien avulla, jatkuvaa parantamista sekä muutoksen hallittua läpiviemistä. Työn lopussa on yhteenveto tutkimuksen tuloksista. Loppuun on koottu tulosten analysointi, jatkotoimenpidesuositukset ja kehityskohteet hankkeistajayritykselle. Tutkimuksen myötä laadittiin kirjallinen ohje, joka edesauttaa nykyisten toimintatapojen vakiinnuttamisessa. Tutkimuksen avulla löydettiin nykyisen prosessin ongelmakohtia, joita voidaan lähteä kehittämään hyödyntäen jatkuvan parantamisen näkökulmaa. Opinnäytetyön lopputuloksena voidaan todeta, että onnistunut muutos koostuu monen eri vaiheen hallitusta läpiviemisestä

The genetic basis of incipient speciation in <em>Arabidopsis lyrata</em>

Abstract The study of speciation has been an area of primary interest in evolutionary biology from Darwin to the present day. Understanding the processes that give rise to new species requires knowledge on how reproductive isolation develops between diverging populations. An irreversible and therefore important component of reproductive isolation is intrinsic postzygotic isolation. Postzygotic incompatibilities often manifest themselves through hybrid inviability or sterility, and distort allelic transmission ratios in hybrid progenies. The genetic basis of such incompatibilities has often been found to be negative interactions between two or more loci, also known as Bateson-Dobzhansky-Muller incompatibilities. During the last decade some genes involved in this type of incompatibilities have been identified, but especially in plants our knowledge remains scarce. In this thesis I examined whether intrinsic postzygotic isolation had developed between allopatric populations of a perennial, outcrossing plant; Arabidopsis lyrata. The studied populations of A. lyrata were found to be genetically highly differentiated. In F2 progenies of crosses between populations many molecular markers reveal non-Mendelian genotype ratios, that is, show transmission ratio distortion (TRD). By contrast, TRD was found to be nearly absent in progenies of within population crosses. The degree of TRD clearly increased with genetic distance between the crossed populations, and origin for TRD was often in F1 gamete formation, instead of F2 zygotic level. The genetic basis of TRD appeared due to interactions between nuclear loci, and between nuclear and cytoplasmic factors. In addition to transmission ratio distortion, reduced male fertility and cytoplasmic male sterility was found in the F2 hybrids between A. lyrata subspecies petraea and lyrata. Quantitative trait loci for reduced male fertility were polymorphic within populations, and dependent on cytoplasm. Thus, the findings in this thesis underline the role of cytonuclear interactions, and the possibility of development of genic incompatibilities through genomic conflicts due to divergence likely unrelated to local adaptation.Tiivistelmä Lajiutumistutkimus on ollut yksi evoluutiobiologian suurimmista kiinnostuksen kohteista Darwinin ajoista nykypäivään. Jotta voisimme ymmärtää uusien lajien syntymiseen johtavia prosesseja, on ensin ymmärrettävä, miten lisääntymisisolaatio kehittyy erilaistuvien populaatioiden välille. Lajien välisten risteytysten jälkeläiset ovat usein steriilejä tai elinkyvyttömiä. Tämä perustuu kahden erilaistuneen populaation perimän yhteensopimattomuuteen. Tällaiset sisäsyntyiset hedelmöityksen jälkeiset yhteensopimattomuudet ovat tärkeä osa lisääntymisisolaatiota, sillä ne ovat peruuttamattomia. Ne aiheuttavat vääristymiä genotyyppien lukusuhteissa risteytysjälkeläistöissä. Posttsygoottisen yhteensopimattomuuden taustalla on usein kahden tai useamman geenilokuksen välinen negatiivinen interaktio, jota kutsutaan myös Bateson-Dobzhansky-Muller -inkompatibiliteetiksi. Viime vuosikymmenen aikana on tunnistettu muutamia geenejä, jotka ovat mukana negatiivisissa interaktioissa, mutta kasveista tietoa geneettisistä tekijöistä on vielä vähän. Väitöstutkimuksessa selvitettiin onko geneettisiä posttsygoottisia yhteensopimattomuuksia kehittynyt kasvilajin sisällä (Arabidopsis lyrata) allopatristen populaatioiden välille. Tutkitut kasvipopulaatiot olivat geneettisesti hyvin erilaistuneita. Näiden populaatioiden välisten jälkeläistöjen genotyypeissä havaittiin yleisesti paljon mendelistisistä lukusuhteista poikkeavia lukusuhteita. Genotyyppejä tarkasteltiin myös populaation sisäisissä risteytyksissä, joiden jälkeläistöissä periytyminen oli lähes mendelististä. Väitöstutkimuksessa havaittiin, että mitä geneettisesti erilaisemmat populaatiot risteytettiin, sitä suurempi oli ei-mendelistisen periytymisen osuus. Tutkimukset osoittivat lukusuhteiden vääristyvän jo F1-hybridin tuottaessa sukupuolisoluja, eikä niinkään muodostuneissa uusissa F2-tsygooteissa. Taustalla olevien geneettisten yhteensopimattomuuksien havaittiin vaikuttavan tuman geenien välillä, mutta myös tuman ja soluliman geneettisten tekijöiden välillä. Mendelistisistä lukusuhteista poikkeamisen lisäksi tutkimuksessa havaittiin siitepölyn alentunut elinkyky ja solulimaan liittyvä koirassteriliteetti F2-jälkeläistössä A. lyrata alalajien petraea ja lyrata välillä. Lokukset, jotka vaikuttivat siitepölyn alentuneeseen elinkykyyn, olivat polymorfisia populaatioiden sisällä ja vuorovaikutuksessa soluliman geneettisten tekijöiden kanssa. Nämä tutkimustulokset korostavat tuman ja soluliman geenien vuorovaikutuksen tärkeyttä lajien välisten lisääntymisesteiden synnyssä. Ne myös osoittavat, että yhteensopimattomuus voi kehittyä mahdollisesti ilman luonnonvalinnan vaikutusta

Leikin havainnointi ja ohjaus varhaiskasvatuksessa - Lastentarhanopettajien kokemuksia

Opinnäytetyömme tarkoituksena oli kuvailla lastentarhanopettajien kokemuksia leikistä ja sen havainnoinnista sekä ohjauksesta yhteistyöpäiväkodissa. Opinnäytetyömme tavoitteena oli kuvailla lastentarhanopettajien kokemuksia heidän päiväkotinsa 0-5- vuotiaiden lasten leikistä. Tavoitteenamme oli kuvailla lastentarhanopettajien kokemuksia 0-5- vuotiaiden lasten leikin havainnoinnista sekä ohjauksesta päiväkodissaan. Lisäksi opinnäytetyömme tavoitteena oli kuvailla, miten lastentarhanopettajat kehittäisivät omien kokemuksiensa perusteella heidän työssään tapahtuvaa leikin havainnointia ja ohjausta. Teoreettinen viitekehyksemme muodostuu varhaiskasvatuksen määritelmästä, Varhaiskasvatussuunnitelman perusteista sekä varhaiskasvatusta ohjaavasta lainsäädännöstä. Tarkastelemme leikkiä varhaiskasvatuksessa sekä leikkiä osana 0-5- vuotiaiden lasten kasvua ja kehitystä. Lisäksi opinnäytetyömme teoreettisessa viitekehyksessämme kuvaamme leikin havainnointia ja pedagogista dokumentointia sekä leikin ohjausta. Opinnäytetyömme on kvalitatiivinen tapaustutkimus, jonka aineistonkeruun toteutimme teemahaastatteluina. Teemahaastattelut järjestettiin yksilöhaastatteluina, joihin osallistui neljä lastentarhanopettajaa. Aineiston analyysissa käytimme teemoittelua. Tulosten perusteella lastentarhanopettajat kokevat lasten leikin arvokkaaksi ja keskeiseksi asiaksi yhteistyöpäiväkodissa. Leikkiä havainnoidaan päivittäin ja havainnointia tehdään, jotta päiväkodin työntekijät tuntevat lapsiryhmän lapset ja voivat tukea lasten kasvua sekä kehitystä. Leikkitilanteessa lastentarhanopettaja tasapainottelee havainnoinnin ja ohjauksen välillä. Leikkiä ohjataan tiloja muokkaamalla, leikkikartan avulla sekä leikkiä auttaen, rikastaen ja yhdessä ideoiden. Tulosten mukaan havaintojen pedagogista dokumentointia, leikin havainnoinnin ja ohjauksen edellytyksiä sekä päiväkodin yhteisiä linjauksia havainnoinnista ja ohjauksesta tulisi kehittää. Opinnäytetyömme mukaan leikki on päiväkodin peruskivi, jolle koko varhaiskasvatus rakentuu. Leikin havainnointi ja ohjaus yhdistyvät päiväkodin arjessa. Rakenteelliset tekijät vaikuttavat leikin havainnointiin ja ohjaukseen. Johtotasolta saatu tuki, yhteiset linjaukset sekä yhtenäinen käsitys toimintatavoista tukevat leikin havainnointia ja ohjausta. Opinnäytetyömme tuloksia voidaan hyödyntää leikin ohjauksen ja havainnoinnin kehittämiseen.The purpose of our thesis was to describe how the teachers of a day-care centre experienced children’s play, observation of children’s play and adult play guidance. The aim of the thesis was to describe how the kindergarten teachers experienced 0- to 5-year-old children’s play, observation of children’s play and adult play guidance in the day-care centre. The thesis also aimed to describe how the kindergarten teachers would improve observation of children’s play and adult play guidance in the day-care centre. The theoretical base of the study consists of defining Finnish early childhood education and care (ECEC), Finnish National Core of Curriculum for Early Childhood Education and Care and Legislation on early childhood education and care. We view play as a part of early childhood education and care and the development of 0- to 5-year-old children. The theoretical base of the study also describes observation of play, pedagogical documentation and adult play guidance. The thesis is a qualitative case study. The data were collected through theme interviews which were arranged as individual interviews. The data were categorized and analyzed. The results indicate that the teachers see children’s play as a valuable and an essential part of early childhood education and care. The teachers observe children’s play daily to get knowledge of children's growth and development. By observing children’s play, the educators gather versatile information about the kindergartners. Teachers guide children’s play by modifying the play environments and using a special method called play map. Teachers guide children’s play by sharing ideas, helping the children find their play interest and enriching their play. The results indicate that the pedagogical documentation and the requirements for observation of play as well as adult play guidance should be improved. Mutual policies would support the observation of play and adult play guidance in the day-care centre. The results of the thesis show that play is the foundation of early childhood education and care. Observation of children’s play and adult play guidance go hand in hand daily. In a playing scenario the teachers balance between observing and guiding play. The results indicate that mutual policies and a shared understanding of children’s play observation and guidance are important in a daycare centre. Support from the head of the day-care centre contributes to play observation and adult play guidance. The results of this thesis will prove useful when developing the adult play guidance and observation of play