Trichom-Entwicklung in Arabidopsis thaliana als Modellsystem für de novo Musterbildungsprozesse

Wester, Katja (2009). Trichom-Entwicklung in Arabidopsis thaliana als Modellsystem für de novo Musterbildungsprozesse. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Die Trichom-Musterbildung in Arababidopsis thaliana stellt ein etabliertes Modellsystem zur Untersuchung von Musterbildungsprozessen in Pflanzen dar. Die Trichom-Entwicklung wird von bHLH- und MYB-Transkriptionsfaktoren zusammen mit einem WD-40 Protein reguliert. Zu den MYB-Transkriptionsfaktoren zählen die Trichom-Inhibitoren TRY, CPC, ETC1, ETC2 und TCL1 und die Trichom-Aktivatoren GL1 und MYB23. GL3, EGL3 und TTG1, ebenfalls Trichom-Aktivatoren, kodieren für bHLH- Transkriptionsfaktoren bzw. für das WD-40 Protein. Die Trichom-Inhibitoren, auf die sich diese Arbeit konzentriert, regulieren nach der postulierten de novo Trichom-Musterbildung das regelmäßige Abstandsmuster zwischen den Trichomen durch laterale Inhibition, was in dem Aktivator-Inhibitor Modell beschrieben wird. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass ein weiteres Gen, ETC3 an der Regulation der Trichom-Musterbildung als Trichom-Inhibitor beteiligt ist. Untersuchungen der Trichom-Inhibitoren auf Proteinebene zeigen neue Aspekte der lateralen Inhibition durch deren Mobilität. Durch Kompetitionsanalysen wird gezeigt, dass die Inhibitoren ETC1, ETC3, CPC und TRY am Mechanismus der lateralen Inhibition durch die Verdrängung von GL1 aus dem Aktivator Komplex beteiligt sind, wohingegen ETC2 keine Kompetitor-Eigenschaft besitzt. Weiterhin wird anhand von CPC und ETC3 gezeigt, dass die Inhibitoren unterschiedliche Signalreichweiten für die laterale Inhibition besitzen, die aufgrund unterschiedlicher Bindungsaffinitäten zu GL3 erklärt werden. Für diese Beobachtung wird ein theoretisches Modell postuliert, nach dem ETC2 die längste Signalreichweite der Inhibitoren besitzt, gefolgt von ETC3 und TRY. CPC und ETC1 haben nach diesem Modell lediglich eine kurze Signalreichweite. Auf Expressionsebene werden Unterschiede zwischen den Promotoren von CPC, TRY und ETC3 aufgezeigt. Weiterhin werden die Inhibitoren CPC und TRY auf eine mögliche posttranslationale Phosphorylierung untersucht um eine eventuelle Regulation der inhibitorischen Aktivität und/oder der Mobilität aufzudecken. Weiterhin wird eine Methode vorgestellt, die es ermöglicht, die Trichom-Musterbildung in Rosettenblättern von der Entstehung der Trichom-initialzellen bis hin zum adulten Stadium in vivo zeitlich zu verfolgen. Daraus ergibt sich einerseits eine neue Möglichkeit, die Musterbildung quantitativ in silico zu analysieren. Außerdem dient diese Methode der in vivo Verfolgung dazu, die postulierte de novo Musterbildung durch Laser-Ablationen zu verifizieren.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Creators: