Identifizierung und Charakterisierung von knock-out Mutanten der plastidären Proteine DAP1 und DAP2 in Arabidopsis thaliana

Marquardt, Daniel (2007). Identifizierung und Charakterisierung von knock-out Mutanten der plastidären Proteine DAP1 und DAP2 in Arabidopsis thaliana. PhD thesis, Universität zu Köln. Open Access

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Abstract

Plastiden sind mulifunktionelle Organellen der pflanzlichen Zelle und besitzen essentielle Stoffwechselwege. Die Integration der plastidären Stoffwechselvorgänge in den pflanzlichen Zellmetabolismus erfolgt durch die Aktivität von zahlreichen Transportproteinen in den Plastidenhüllmebranen, welche einen geregelten Stoffaustausch von Vorstufen, Intermediaten und Endprodukten zwischen den Plastiden und dem Cytosol sicherstellen. Im Vorfeld dieser Arbeit wurde eine homozygote T-DNA Insertionsmutante im Gen At1g64150, das für einen potentiellen Kandidaten eines plastidären Transportproteins kodiert, isoliert. Aufgrund ihres Phänotyps wurde die Mutante mit der Bezeichnung dwarf affected in photosynthetic electron transport rate 1 (dap1). Im Genom von Arabidopsis thaliana wurden insgesamt fünf homolge Gene AtDAP1 (At1g64150), AtDAP2 (At4g13590), AtDAP3 (At1g68650), AtDAP4 (At1g25520) und AtDAP5 (At5g36290) identifiziert. Eine plastidäre Lokalisation der Proteine AtDAP1 und AtDAP2 konnte anhand von GFP-Fusionen nachgewiesen werden. Um die Funktion der AtDAP-Proteine zu analysieren, wurden Expressionsanalysen durchgeführt. Weiterhin wurden homozygote T-DNA Insertions-mutanten für die entsprechenden Gene isoliert. Die knock-out-Mutanten von AtDAP1 und AtDAP2 waren durch auffällige Phänotypen gekennzeichnet. Sie zeigten eine retardiertes Wachstum, eine verringerten Chlorophyllgehalt und eine Beeinträchtigung der Photosynthese. Des Weiteren war die Mutante von AtDAP2 keimlingsletal und nur unter photoheterotrophen Bedingungen lebensfähig. Beide knock-out-Mutanten konnten durch die Expression der entsprechenden cDNAs komplementiert werden. Weitere Untersuchungen sind jedoch nötig, um die Funktion dieser beiden Proteine zu charakterisieren.

Item Type:

Thesis (PhD thesis)

Translated title:

Title	Language
Identification and characterization of knock-out mutants of the plastidic proteins DAP1 and DAP2 from Arabidopsis thaliana	English

Translated abstract:

Abstract

Language

Plastids are multifunctional organelles and possess essential biosynthetic pathways for plant cells. The integration of the plastidial biosynthetic capacities into the cell metabolism depends on the activity of several transport proteins within the plastid envelope, which facilitate the exchange of precursors, intermediates and end products between the plastid and the cytosol. In a previous mutant-screen a homozygous T-DNA insertion mutant in the gene At1g64150 was isolated, which represents a putative candidate for plastidial transporter. According to its phenotype the mutant was named dwarf affected in photosynthetic electron transport rate 1 (dap1). The genome of Arabidopsis thaliana contains five homologous genes AtDAP1 (At1g64150), AtDAP2 (At4g13590), AtDAP3 (At1g68650), AtDAP4 (At1g25520) and AtDAP5 (At5g36290). The plastidial localization of AtDAP1 and AtDAP2 was verified by GFP protein fusions. To analyze their function, expression studies were performed. Furthermore, homozygous T-DNA insertion mutants for these genes were isolated. The knock-out mutants of AtDAP1 and AtDAP2 were characterized by severe phenotypes. They showed retarded growth, decreased chlorophyll content and a reduced photosynthetic performance. In Addition, the mutant of AtDAP2 has a seedling lethal phenotype and could only survive when grown under photoheterotrophic conditions. Both knock-out mutants could be complemented by expressing the corresponding cDNAs. Further investigations are needed to elucidate and characterize the functions of both proteins.

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