Universität zu Köln

Studien zur pflanzenspezifischen WRKY-Transkriptionsfaktorfamilie - Vergleichende Analyse zwischen dem Moos, Physcomitrella patens, und höheren Pflanzen sowie eine gesamtgenomische Betrachtung von WRKY-DNA-Bindungsstellen

Wanke, Dierk (2003) Studien zur pflanzenspezifischen WRKY-Transkriptionsfaktorfamilie - Vergleichende Analyse zwischen dem Moos, Physcomitrella patens, und höheren Pflanzen sowie eine gesamtgenomische Betrachtung von WRKY-DNA-Bindungsstellen. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Die Mitglieder der Multigenfamilie der pflanzenspezifischen WRKY-Transkriptionsfaktoren sind zwischen den höheren Pflanzen und der niederen Pflanze Physcomitrella patens hoch konserviert. Heterolog exprimiertes PpWRKY20 ist im Nucleus lokalisiert. Sowohl für PpWRKY20 als auch für AtWRKY11, ein Homolog zu PpWKY20 aus Arabidopsis thaliana, konnte Transaktivierung in Hefe festgestellt werden. Während AtWRKY11 in vitro zu W-Box-Elementen bindet, konnte PpWRKY20 dies nicht. Außerdem konnte PpWRKY20 auch keine Reportergenaktivität über W-Box in vivo induzieren. Biolistischer Partikelbeschuss wurde etabliert, um Protonema mit Promotor-Reportergenkonstrukten zu transformieren. Eine dosisabhängige GUS-Aktivität konnte nach dem Beschuss mit einem 4xW2-Box-Konstrukt und nach sprühen mit flg22-Elizitor gefunden werden. Expressionsanalysenzeigten, dass einige der bekannten PpWRKY-Gene ebenfalls induziert wurden. Nach Behandlung mit nicht-funktionellem Elizitor oder mit BSA wurde herausgefunden, dass die WRKY-Gene generell durch Peptide induziert wurden. Eine phylogenetische Analyse mit den Sequenzen für die WRKY-Domänen aus P. patens, A. thaliana und Oryza sativa. So konnten die paralogen und orthologen WRKY-Gene aus A. thliana und O. sativa gefunden werden. Zusätzlich könnten die WRKY-Gene der Gruppe I und Gruppe IId die phylogenetisch ältesten sein. Funktionelle und strukturelle Analysen von orthologen WRKY-Genen höherer Pflanzen zeigten hohe Ähnlichkeiten. In diesem Zusammenhang erscheint es sinnvoll auch W-box-Elemente zu untersuchen. Das neu entwickelten MotifMapper-Programm wurde verwendet die Promotor-Architektur von fünf Modellorganismen zu untersuchen. Mit MotifMapper konnten neue cis-Elemente in Pflanzen gefunden werden. Die Frequenz und die Verteilung von pathogenresponsiven Elementen wurde gesamtgenomisch in A. thaliana untersucht. Dabei kamen die W-Boxen und die G-Boxen als combinierte funktionelle Einheiten vor. Mit einem Motiv aus sich wiederholenden W-Boxen wurden ähnliche Motive in Promotoren koregulierter Gene gefunden.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    The members of the multigenefamily of plant specific WRKY-transciptionfaktors are highly conserved between Physcomitrella patens as a lower plant and the higher plant WRKY-factors. Heterologously expressed PpWRKY20 is localized to the nucleus. Both, PpWRKY20 and AtWRKY11, a close homolog of PpWRKY20 from Arabidopsis thaliana, are able to transactivate in yeast. AtWRKY11 could bind to W-boxes in vitro, while PpWRKY20 could not. Furthermore, PpWRKY20 could not activate reportergene activity via W-boxes in vivo as well. The analysis of a PpWRYK20 null-mutant allel showed no visible alterations compared to wildtype moss. Biolistic particle bombardment was established to transform protonema with promoter-reportergene-constructs. A dosage dependent increase of GUS-activity could be found after bombarding the protonema with a 4xW2-box-construct and after spraying flg22-elizitor. Expression studies revealed that some of the known PpWRKY-genes were induced. Applying non-functional elizitor or BSA proved that WRKY-gene expression was induced by peptides in general. A phylogenetic analysis was performed using WRKY-domain sequences of P. patens, A. thaliana and Oryza sativa. This facilitates to find the proper paralogs and orthologs of A. thaliana and O. sativa WRKY-genes. Additionally, group I and group IId WRKY-proteins appear to be the most ancestral WRKY-genes. Functional and structural analysis of WRKY-orthologs from higher plants exhibited high similarities, which imply a putatively conserved function. In this context, a study of W-box elements is sensible. The newly developed MotifMapper-Program was used to investigate promoter-architecture in five modelorganisms. Using MotifMapper, novel cis-elements were discovered in plants. The frequency and distribution of pathogenresponsive elements was studied in a comprehensive and genome wide approach in A. thaliana. W-boxes and G-boxes were found to form combined functional units. A W-box-repeat motif was used to uncover similar motifs in promoters of coregulated genes.English
    Creators:
    CreatorsEmail
    Wanke, Dierkechinodorus@gmx.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-11514
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    WRKY-Transkriptionsfaktoren, Physcomitrella patens, Arabidopsis thaliana, MotifMapper, Cis-ElementeGerman
    WRKY-transcriptionfactors, Physcomitrella patens, Arabidopsis thaliana, MotifMapper, cis-elementsEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > MPI für Züchtungsforschung
    Language: German
    Date: 2003
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 20 May 2003
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 26 May 2004 15:32:43
    Referee
    NameAcademic Title
    Hahlbrock, KlausProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/1151

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