Universität zu Köln

Molekulare Charakterisierung der Gro1 Region in Kartoffel, die Resistenz gegen den Nematoden Globodera rostochiensis vermittelt

Paal, Jürgen Michael (2002) Molekulare Charakterisierung der Gro1 Region in Kartoffel, die Resistenz gegen den Nematoden Globodera rostochiensis vermittelt. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Der Gro1 Locus verleiht der Kartoffel Resistenz gegenüber dem endoparasitischen Wurzelzystennematoden Globodera rostochiensis. Fünf Mitglieder der St332/334-Genfamilie mit Homologie zu TIR/NBS/LRR-kodierenden Resistenzgenen kosegregieren mit Gro1. Mit dem NBS-kodierenden PCR-Produkt St332 als Sonde wurden aus einer genomischen BAC-Bibliothek mit großen Insertionen Klone mit allen fünf Kandidaten isoliert, deren Sequenz charakterisiert und das Expressionsmuster analysiert. Mitglieder der St332/334-Genfamilie wurden in allen untersuchten Geweben exprimiert. Die Kandidatengene wurden in einen Pflanzentransformationsvektor subkloniert und durch Agrobacterium-vermittelte Transformation in die anfällige Kartoffelsorte Désirée übertragen. Die Analyse der transgenen Pflanzen auf funktionelle Komplementation mit zwei der Kandidatengene ist noch nicht abgeschlossen. Die übrigen Kandidatengene konnten in den transgenen Pflanzen den Resistenz-Phänotyp nicht komplementieren. Die isolierten genomischen BAC-Klone wurden als Ausgangspunkt für die Konstruktion einer physikalischen Karte genutzt, welche die Gro1 Region abdeckt. Es wurden vier nicht überlappende Teilkontigs erstellt, die sich zusammen über mindestens 500 kb in der Gro1 Region erstrecken. Die Sequenzierung der BAC-Enden und einer 100 kb BAC-Insertion, die drei Homologe der St332/334-Genfamilie enthält, zeigte, daß die Organisation der Gro1 Region sehr komplex ist. Eine Familie von Rezeptor-ähnlichen Kinasen mit Homologie zu S-Rezeptor Kinasen, eine Familie von Cytochrom P450 Monooxygenasen mit Homologie zur CYP72 Familie, eine Trehalose Synthase, Copia-ähnliche Retroelemente, ein Inverted Repeat Element, ein Transposon mit Homologie zu Tam1 und repetitive, nicht-kodierende Elemente von mehreren 100 bp Länge wurden ebenfalls in der Gro1 Region identifiziert. Die Rezeptor-ähnlichen Kinasen wurden in Blüten und unterirdischen Geweben exprimiert und ebenfalls als Kandidaten für das Gro1 Resistenzgen betrachtet. Basierend auf Sequenzinformation wurde bisher ein Mitglied dieser Genfamilie als Kandidat identifiziert. Transgenen Pflanzen konnte dieses Kandidatengen keine Resistenz verleihen. Ballistische Transformation wurde angewandt, um ganze BAC-Insertionen in die suszeptible Kartoffelsorte Désirée zu übertragen. Damit können alle Gene im Gro1 Kontig auf funktionelle Komplementation getestet werden.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    The Gro1 locus in potato confers resistance to the endoparasitic root cyst nematode Globodera rostochiensis. Five members of the St332/334 gene familiy with homology to TIR/NBS/LRR-coding resistance genes segregate without recombination with Gro1. Using the NBS-coding St332 PCR-product as probe, a genomic BAC library was screened. All five candidate genes were isolated, sequenced and the expression pattern was analyzed. Members of the St332/334 gene familiy were expressed in all tissues examined. The candidate genes were subcloned into a plant transformation vector and transfered to the susceptible potato cultivar Désirée by Agrobacterium-mediated transformation. Analysis of transgenic plants for functional complementation with two of the candidates is in progress. The remaining candidate genes could not complement the resistance phenotype in transgenic plants. The isolated genomic clones were used as starting points for constructing a physical map covering the Gro1 region. The size of the region is estimated to be at least 500 kb. BAC end sequences and the complete sequence of a 100 kb BAC insert containing three homologues of the St332/334 gene familiy indicate that the organization of the Gro1 region is complex. A family of receptor-like kinases with homology to S-receptor kinases, a cytochrome P450 monooxygenase family with homology to the CYP72 family, a trehalose synthase, copia-like retroelements, an inverted repeat element, a transposon with homology to Tam1 and repetitive non-coding elements of several hundred base pairs in lenght were identified. The receptor-like kinases were expressed in flowers and underground tissues and were considered as candidates for the Gro1 resistance gene as well. Based on sequence information, one homologue has been identified as candidate so far. In transgenic plants it failed to confer resistance. Ballistic transformation was used to transfer whole BAC inserts into the susceptible potato cultivar Désirée to test all genes in the region for their potential to confer resistance.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Paal, Jürgen Michaeljuergen.paal@altanapharma.com
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-11347
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    Solanum tuberosum, Globodera rostochiensis, Nematoden, ResistenzgenGerman
    Solanum tuberosum, Globodera rostochiensis, nematodes, resistance geneEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Institut für Genetik
    Language: German
    Date: 2002
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 12 May 2002
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 07 May 2004 08:29:20
    Referee
    NameAcademic Title
    Gebhardt, ChristianePD Dr. habil.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1134

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