Die Funktion der Glukose 6-Phosphat/Phosphat Translokatoren während der Pflanzenentwicklung insbesondere im Hinblick auf die Gametogenese.

Niewiadomski, Patrycja (2005). Die Funktion der Glukose 6-Phosphat/Phosphat Translokatoren während der Pflanzenentwicklung insbesondere im Hinblick auf die Gametogenese. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Heterotrophe Plastiden können Kohlenstoffe in Form von Glukose 6-phosphat durchden Glukose 6-phosphat/Phosphat Translokator (GPT) importieren. Das Arabidopsis thaliana Genom enthält zwei homologe GPT Gene, AtGPT1 und AtGPT2. BeideGene kodieren funktionelle Proteine mit Glukose 6-phosphat Transporteraktivität, aber zeigen ein unterschiedliches Expressionsmuster. AtGPT1 ist ubiquitär währendder gesamten Pflanzenentwicklung exprimiert, wohingegen die Expression von AtGPT2 auf wenige Gewebe, z.B. seneszente Blätter, beschränkt ist. Die Analyseder T-DNA Insertionsmutanten für beide GPT Gene offenbarte weiterhin verschiedene Funktionen in planta. Die Unterbrechung des GPT2 Gens führte zukeiner Beeinträchtigung des Wachstums und der Entwicklung der Pflanzen unter Gewächshausbedingungen, wohingegen die gpt1-1 und gpt1-2 Mutationen letalwaren. In beiden gpt1 Allelen wurde ein verzerrtes Segregationsverhältnis, eine reduzierte Transmissionseffizienz für weibliche und männliche Gametophytenbeobachtet, was auf eine Störung der gametophytischen Entwicklung hindeutet. Dies wurde weiterhin durch mikroskopische Analysen der beiden Gametophyten bestätigt,die zeigten, dass die Entwicklung der Pollenkörner und Samenanlagen in gpt1 Allelen nicht abgeschlossen werden konnte. Die Entwicklung der Samenanlagen warzum Zeitpunkt der Fusion der Polarkerne arretiert. Die Beeinträchtigung der gpt1 Pollenkörner äußerte sich durch eine geringe Bildung von Fettkörperchen und kleinerVesikel sowie die Abwesenheit von Vakuolen, was zu einer Desintegration der Pollenstruktur führte. Insgesamt weisen die aufgeführten Ergebnisse darauf hin, dassder durch den GPT1 vermittelte Import von Glk6P in heterotrophe Plastiden für die Pflanzenentwicklung entscheidend ist. Als Ursache für die gpt1 Letalität wird dieUnterbrechung der GPT1 Funktion vorgeschlagen, die zu einer Auszehrung des oxidativen Pentosephosphatweges führt, die wiederum die Fettsäuresynthesebeeinflusst.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
The function of glucose 6-phosphate/phosphate translocators during plant development particularly with regard to gametogenesis.	English

Translated abstract:

Abstract

Language

Non-photosynthetic plastids can import carbon in form of glucose 6-phophate via theglucose 6-phosphate/phosphate translocator (GPT). The Arabidopsis thaliana genome contains two homologous GPT genes, AtGPT1 and AtGPT2. Both genes code for a functional proteins with glucose 6-phosphate translocator activity but showdifferent pattern of expression. AtGPT1 is ubiquitously expressed during plant development, whereas AtGPT2 expression is restricted to a few tissues, includingsenescing leaves. The analysis of T-DNA insertion mutants for both GPT genes revealed different function in planta. Disruption of GPT2 does not affect the growthand development of plants under greenhouse conditions; however the mutations gpt1-1 and gpt1-2 were lethal. In both gpt1 alleles, distorted segregation ratios andreduced transmission efficiency in male and female gametophytes were observed indicating profound defects in gametogenesis. Microscopic analyses of both gametesconfirm that the development of pollen grains and ovules can not be completed in the gpt1 lines. Embryo sac development is arrested in the gpt1 mutants at a stage beforethe fusion of the polar nuclei. Mutant pollen development is associated with reduced formation of lipid bodies and small vesicles as well as the disappearance ofdispersed vacuoles, which results in the disintegration of the pollen structure. This results indicate that GPT1-mediated import of glucose 6-phosphate into non-photosynthetic plastids is crucial for gametophyte development. As a reason for the gpt1 lethality we suggest that the loss of GPT1 function results in a depletion of theoxidative pentose phosphate cycle, which in turn affects fatty acid biosynthesis.

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