Die Funktion des Responseregulators ARR2 in der Entwicklung von Arabidopsis thaliana

Haß, Claudia (2004). Die Funktion des Responseregulators ARR2 in der Entwicklung von Arabidopsis thaliana. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

In dieser Arbeit konnte mittels physiologischer Experimente, Expressionsanalysen, Phosphorylierungsassays und Transaktivierungsanalysen eine komplexe Funktion von ARR2 in verschiedenen Signaltransduktionswegen von Arabidopsis aufgedeckt werden. Die Analyse von Keimlingen in der arr2-Nullmutante zeigt eine hyposensitive Reaktion auf Cytokinin. Mit transienten Transaktivierungsanalysen in Protoplasten konnte die Induktion Cytokinin-responsiver Gene durch ARR2 und ARR2D80E nachgewiesen werden. Zusammenfassend führen diese Ergebnisse zur Hypothese, dass ARR2 eine regulierende Funktion in der Cytokininantwort einnimmt. Die vergleichende physiologische Analyse von Dunkelrotlicht-bestrahlten Keimlingen sowie die Expression des Chalkonsynthasegens identifizieren ARR2 als einen positiven Regulator in der phyA-vermittelten "high irradiance response". Der Nachweis, dass ARR2 in die Ethylensignaltransduktion involviert ist, wurde in verschiedenen Ansätze erbracht. Durch physiologische Analysen unter Verwendung einer arr2-Nullmutante sowie ARR2D80E-überexprimierenden Linien wurde ARR2 als regulierende Komponente der Ethylensignaltransduktion identifiziert. Dies wurde mittels transienter Transaktivierungsanalysen in Arabidopsis-Protoplasten bestätigt. Der zellfreie Phosphorelayassay identifizierte die Ethylenrezeptorhybridkinase ETR1 als putative, stromaufwärtsliegende, phosphorylierende Komponente von ARR2. Die Untersuchungen unter Einsatz der pathogenen Pilze Botrytis cinerea und Peronospora parasitica sowie Trockenstress-Exyperimente lassen eine Rolle von ARR2 in der Pathogen- und dieser abiotischen Stressantwort vermuten. Auf Mikroarrays-basierende Expressionsanalysen der arr2-Nullmutante und ARR2D80E-Pflanzen deuten darauf hin, dass das Zwei-Komponentennetzwerk direkt oder indirekt verschiedene Signaltransduktionswege beeinflussen kann. Zusammenfassend zeigen diese Daten, dass das Zwei-Komponentensystem nicht nur einen primären Signalmechanismus darstellt, sondern zusätzlich das molekulare Grundgerüst für ein komplexes Signaltransduktionsnetzwerk bildet, welches die Feinabstimmung von Signalen übernimmt und die Kommunikation von verschiedenen Signalwegen untereinander ermöglicht.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Function of the response regulator ARR2 in the development of Arabidopsis thaliana	English

Translated abstract:

Abstract

Language

This work revealed through physiological experiments, phosphorelays, global expression and transactivation analysis a complex function of ARR2 in various signal transduction pathways of Arabidopsis. Analysis of arr2 null mutant seedlings showed a hyposensitive reaction to cytokinin. The ARR2 and ARR2D80E mediated induction of cytokinin-responsive genes was proven by transient transactivation analysis in Arabidopsis protoplasts. In summary these results lead to the hypothesis of an ARR2 regulating function in the cytokinin response. The comparative physiological analysis of far-red irradiated seedlings as well as the chalcon synthase gene expression pattern identified ARR2 as a positive regulator in the phyA-mediated high irradiance response (HIR). The proof of ARR2 being involved in ethylene signal transduction was furnished by different experimental approaches. Physiological analysis of an arr2 null mutant as well as ARR2D80E overexpressing plants identified ARR2 as a regulating component of the ethylene response pathway. Transient transactivation analysis in protoplasts confirmed these results. The cell free phosphorelay assay identified the downstream ethylene receptorkinase ETR1 as a putative phosphorylating component of ARR2. Examination of the pathogen fungi Botrytis cinerea and Peronospora parasitica as well as drought experiments suggest a role of ARR2 in the response to pathogenes and abiotic stress. Based on microarray analysis of arr2 null mutant and ARR2D80E plants, two component system is thought to influence different signalling pathways directly or indirectly. In conclusion, these data demonstrate that two component systems appear to be not only primary signalling mechanisms but serve as molecular backbone for a complex signal transduction network mediating fine tuning of signals and cross talk between different signal pathways.

English

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