The role of HIG1/MYB51 in the regulation of indolic glucosinolate biosynthesis

Berger, Bettina (2007). The role of HIG1/MYB51 in the regulation of indolic glucosinolate biosynthesis. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Glucosinolates are amino-acid derived plant secondary metabolites found mainly in Brassicaceae, including the model plant Arabidopsis thaliana. Due to their role in plant defence and their cancer-preventive properties in human nutrition, they have gained increasing interest over the last years. This study presents the characterisation of the activation-tagging mutant HIG1-1D, which displays a high indolic glucosinolate phenotype, caused by an activation of the R2R3-type MYB transcription factor HIG1/MYB51. A positive correlation between HIG1/MYB51 transcription and the accumulation of indolic glucosinolates could be confirmed in gain and loss-of-function mutants. HIG1/MYB51 expression overlaps with sites of indolic glucosinolate biosynthesis and the expression of biosynthesis genes, which are activated by HIG1/MYB51 in trans. Unlike previously characterised mutants affected in indolic glucosinolate biosynthesis, HIG1-1D displays only minor effects on auxin biosynthesis. However, a role of HIG1/MYB51 in the biotic stress response of A. thaliana appears likely, due to the mechano-sensitive expression of HIG1/MYB51 along with an increased resistance of HIG1-1D plants against a generalist herbivore. Yeast-two-hybrid screening allowed identifying the interaction of HIG1/MYB51 with ATR2/bHLH05, a putative regulator of tryptophan and indolic glucosinolate biosynthesis. Therefore, HIG1/MYB51 appears to be part of a complex network controlling indolic glucosinolate biosynthesis.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Die Rolle von HIG1/MYB51 in der Regulation der indolischen Glucosinolat-Biosynthese	German

Translated abstract:

Abstract

Language

Glucosinolate sind eine Gruppe pflanzlicher Sekundärmetabolite, die hauptsächlich in den Brassicaceaen vorkommen, unter anderem auch in Arabidopsis thaliana. Aufgrund ihrer Rolle in der pflanzlichen Pathogenabwehr und ihrer krebsvorbeugenden Eigenschaften haben Glucosinolate in den letzten Jahren an Bedeutung gewonnen. In der vorliegenden Studie wird die activation-tagging Mutante HIG1-1D charakterisiert, die aufgrund einer Aktivierung des R2R3-MYB Transkriptionsfaktors HIG1/MYB51 eine erhöhte Konzentration an Indol-Glucosinolaten aufweist. Durch die Untersuchung von gain- und loss-of-function Mutanten konnte die positive Korrelation zwischen der Expression von HIG1/MYB51 und der Akkumulation von Indol-Glucosinolaten bestätigt werden. HIG1/MYB51 wird in Geweben exprimiert, in denen Indol-Glucosinolate und die daran beteiligten Enzyme synthetisiert werden, deren Expression von HIG1/MYB51 induziert wird. Im Gegensatz zu bereits charakterisierten Mutanten, bei denen die Indol-Glucosinolate Biosynthese dereguliert ist, scheint die Auxin Biosynthese in HIG1-1D nur wenig beeinflusst zu sein. Eine regulatorische Rolle von HIG1/MYB51 in der biotischen Stressantwort von A. thaliana scheint hingegen wahrscheinlich, da HIG1/MYB51 durch mechanische Reize induziert wird. Darüber hinaus, zeigen HIG1-1D Pflanzen eine erhöhte Resistenz gegenüber unspezifischen Herbivoren. In einem yeast-two-hybrid Ansatz konnte die Interaktion von HIG1/MYB51 mit dem basic helix-loop-helix Transkriptions Faktor ATR2/bHLH05 gezeigt werden, welcher eine regulatorische Rolle in der Tryptophan und Glucosinolat Biosynthese hat. Es erscheint daher möglich, dass HIG1/MYB51 Teil eines regulatorischen Netzwerks ist, das die Biosynthese von Indol-Glucosinolaten kontrolliert.

German

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