Universität zu Köln

Molecular and Functional Characterisation of SBP-box genes: The role of SPL3 during the floral transition of Arabidopsis thaliana

Bujdoso, Nora (2009) Molecular and Functional Characterisation of SBP-box genes: The role of SPL3 during the floral transition of Arabidopsis thaliana. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    Proper developmental processes require a tight control of spatial and temporal gene regulation, since specific gene and protein expression is a prerequisite of cell differentiation. Transcription factors as well as microRNAs are major components for transcriptional and translational control of gene expression. In Arabidopsis thaliana, one of the plant specific transcription factor families is the SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (SPL) gene family, which comprises 17 members, that have been shown to play important roles in several developmental processes. A decisive step in plant development is the transition from vegetative to reproductive growth, as it has to happen during favorable conditions to ensure successful reproduction and is a "one-time decision", as this phase change is not reversible in the annual plant Arabidopsis. The MIR156/157-controlled SBP-box transcription factor SPL3 has been shown to play a role during flowering in Arabidopsis, since its constitutive overexpression in a microRNA insensitive form results in early flowering plants, that nevertheless remain photoperiodically sensitive. Moreover, it has been shown that SPL3 binds in vitro to the sequence core motif CGTAC. During this thesis the role of SPL3 during the development to reproductive growth should be elucidated through identification of target genes. The results of this work suggest the floral meristem identity gene FRUITFULL (FUL; AGL8) to be a direct target of SPL3. Expression studies of two transgenes carrying the reportergene GUS in combination with genomic FUL or the FUL promoter region revealed a precocious activation of FUL in cotyledons and leaves in an SPL3OX background. Moreover, these data indicate that both, the binding motifs in the promoter as well as in the FUL first intron, are required for proper activation of FUL. A global expression analysis revealed that sugar metabolism, red light signaling and the circadian clock are affected by overexpression of SPL3. Subsequent analysis of diurnal expression of clock genes as well as of leaf movement in SPL3 overexpressing plants revealed a shortened period of the circadian clock and a precocious activation of so called "evening genes".

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    Die einwandfreie Entwicklung von Organismen basiert auf der präzisen Kontrolle der Genexpression: Die sowohl räumlich als auch zeitlich hoch spezifische Gen- bzw. Proteinexpression ist die Grundvoraussetzung für die korrekter Zelldifferenzierung. Transkriptionsfaktoren und microRNAs sind die Hauptkomponenten der transkriptionellen und translationalen Regulation der Genexpression. Von der SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN-LIKE (SPL) Genfamilie aus Arabidopsis thaliana weiß man, dass sie an verschiedenen Entwicklungsvorgängen der Pflanzen, wie der Blütenentwicklung und dem für einjährige Pflanzen irreversiblen Phasenwechsel vom vegetativen zum reproduktiven Wachstum, beteiligt ist. Dieser Wechsel ist essenziell, um der Pflanze die erfolgreiche Reproduktion während günstiger Umweltbedingungen zu ermöglichen. Für den durch MIR156/157 kontrollierten SBP-box Transkriptionsfaktor SPL3 wurde bereits eine wichtige Rolle während der Blütenentwicklung in Arabidopsis diskutiert, da seine konstitutive Überexpression in einer microRNA unempfindlichen From (SPL3OX) zu verfrühter Blüte führt. Dennoch bleiben diese Pflanzen photoperiodisch sensitiv. Darüber hinaus konnten in vitro Bindestudien zeigen, dass SPL3 an das Kernsequenzmotifv CGTAC bindet. Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war, die Rolle von SPL3 während der Entwicklung vom vegetativen zum reproduktiven Wachstum durch Identifikation von Zielgenen zu ermitteln. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das florale Meristemidentitätsgen FRUITFULL (FUL/AGL8) wahrscheinlich ein direktes Zielgen von SPL3 ist. Expressionsstudien zweier transgener Linien, die ein GUS-Reportergen trugen, zeigten, dass in einem SPL3OX Hintergrund FUL in Kotyledonen und Blättern verfrüht exprimiert wird und die Anwesenheit von Bindemotiven sowohl im Promotor als auch im ersten Intron von FUL von Bedeutung sind. Darüberhinaus konnte druch die Analyse der Gesamtgenexpression von SPL3 Überexprimierern ein Einfluss von SPL3 auf den Zuckermetabolismus, das �Red Light Signalling� sowie die Circadiane Uhr festgestellt werden. Eine anschließende Analyse der diurnalen Expression der Gene, die in der Circadianen Uhr eine Rolle spielen, zeigte, dass die Periode der Biologische Uhr verkürzt ist, was zu einer verfrühten Aktivierung sog. "Abendgene" führt.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Bujdoso, Norabujdoso@mpiz-koeln.mpg.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-27692
    Subjects: Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    SBP-box Gene , FRUITFULL, SPL3 , zirkadiane Uhr , BlütentransitionGerman
    SBP-box genes , FRUITFULL , SPL3 , circadian clock , floral transitionEnglish
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > MPI für Züchtungsforschung
    Language: English
    Date: 2009
    Date Type: Completion
    Date of oral exam: 11 May 2009
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 23 Jul 2009 12:24:48
    Referee
    NameAcademic Title
    Werr, WolfgangProf. Dr.
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/2769

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