Identifizierung cis-regulatorischer Elemente im DORNRÖSCHEN-LIKE (DRNL)-Promotor und Etablierung eines Systems zur Visualisierung des Schicksals DRNL-markierter Gründerzellen

Glowa, Dorothea (2018). Identifizierung cis-regulatorischer Elemente im DORNRÖSCHEN-LIKE (DRNL)-Promotor und Etablierung eines Systems zur Visualisierung des Schicksals DRNL-markierter Gründerzellen. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Die dynamische Transkription des DORNRÖSCHEN-LIKE Promotors markiert Organgründerzellen während der Entwicklung von Arabidopsis, von den Kotyledonen und den Blättern bis zu den Blüten und den einzelnen Blütenorganen. Im Infloreszenzapex bildet DRNL::GFP die Phyllotaxis ab. Seine Aktivität lässt sich in den Gründerzellen aller Blütenorgane der vier Wirtel, beginnend mit dem äußersten Wirtel, in einer spezifischen Reihenfolge detektieren. Mit Hilfe phylogenetischer Analysen und Promotordeletionskonstrukten wurden vier cis-regulatorische Elemente im DRNL-Promotor identifiziert, die redundant oder synergistisch die dynamische DRNL-Transkription steuern und auf unterschiedliche Weise den Auxin-Signalweg in die Expression integrieren. Die vier Elemente sind innerhalb der Brassicaceen hoch konserviert, woraus der Schluss gezogen werden kann, dass sich an ihnen mehrere Transkriptionsfaktoren, einschließlich auxin response factors, zu einem größeren Proteinkomplex assemblieren. Die Anordnung der vier Elemente ist ebenfalls konserviert. Diese mikrosyntäne Region findet sich auch in der Schwester-Familie der Brassicaceen, den Cleomaceen. Eine klonale Analyse von Zellen, in denen der DRNL-Promotors aktiv war, unterstützt die Annahme, dass DRNL ein Marker lateraler Organgründerzellen ist. Die klonalen Sektoren der einzelnen Organe unterscheiden sich zwar in ihrer Beschaffenheit, was sich jedoch mit dem Expressionsmuster von DRNL und unterschiedlichen morphogenetischen Programmen in den einzelnen Organen erklären lässt. Die Sektoren in Rosettenblättern zeigen, dass DRNL in der SAM-Peripherie möglicherweise nur einen Teil der Gründerzellen markiert. Gehäuft waren vaskuläre Gewebe von klonalen Sektoren betroffen, was den Schluss nahe legt, dass DRNL auch eine Funktion in der Entwicklung der Provaskulatur hat. Das Schicksal von Zellen in denen der kanonische Auxinsignalweg aktiv ist, markiert durch die Aktivität des DR5-Promotors, ist unterschiedlich und zeigt, dass der kanonische Auxinsignalweg eine untergeordnete Rolle bei der Rekrutierung von Organgründerzellen spielt.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated abstract:

Abstract

Language

The dynamic transcription of the DORNRÖSCHEN-LIKE promoter marks lateral organ founder cells throughout the Arabidopsis development, in the cotyledons and leaves, and in flowers and all floral organs. In inflorescence apices DRNL::GFP depicts phyllotaxis and marks floral organs of all four whorls within the floral meristem in a specific sequence beginning with the outer whorl. In an approach that combined phylogenetic and promoter-deletion analyses four cis-regulatory sequences in the DRNL-promoter were identified, which synergistically and redundantly control dynamic DRNL expression and differentially integrate the auxin response. The four cis-enhancer elements are conserved among the Brassicaceae, which suggests a high conservation of densly packed cis-regulatory elements that recruit transcription factors, including auxin response factors, into higher-order protein complexes. The spatial order of the enhancer elements is also conserved and this microsyntenic region is also present in the Brassicacea sister family, the Cleomacea. Clonal analysis of DRNL-expressing cells confirms that DRNL marks lateral organ founder cells. The clonal sectors differ in size and shape, which is consistent with DRNL expression and morphogenetic programms in the different organs. Sectors in rosette leaves suggest that DRNL activity marks only a sub-set of founder cells in the shoot apical meristem periphery. Clonal sectors were often found in vascular tissue, suggesting that DRNL might play a role in provascular development. Clonal sectors derived from the activity of the DR5 promotor suggest that the canonical auxin response play a minor role, if at all, in the specification of lateral organ founder cells.

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