Frerichs, Anneke (2019). Veränderungen im Transkriptom und Chromatin bei der Festlegung von Gründerzellen im Arabidopsis thaliana Infloreszenzmeristem. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die DRNL-Expression markiert Gründerzellen lateraler Seitenorgane im Infloreszenzmeristem (IM) von Arabidopsis thaliana. Für die Analyse des Transkriptoms sowie der Chroma¬tin¬struk¬tur der Grün¬derzellen wurden die DRNL-ex¬pri¬mie¬renden Zellen (GFP+) von den umge¬benden Zellen (GFP–) des apetala1-1 cauliflower 1 IMs getrennt. Sowohl die Genaktivität als auch die mittels „As¬say for Transpo¬sase-Accessible Chro¬¬ma¬tin with high¬trough¬put sequen¬¬cing” (ATAC-Seq) identifizierte Chromatinzugänglichkeit weisen genspezifische Unterschiede zwi¬schen den beiden Zelltypen auf. Gene mit Tn5 Transposase hypersensitive Stellen (THSs) weisen eine stärkere Transkription auf, dies spiegelt sich in der häufigen Lokalisation von THSs am Trans¬krip¬tions¬start wider. Für differenziell regulierte Gene konnte eine Korrelation mit einer erhöhten Chro¬ma¬tin¬zugäng¬lich¬keit entweder in GFP+ oder GFP– Zellen (dTHS) beobachtet werden. In GFP+ Zellen hochregulierte Gene weisen zugänglicheres Chromatin in den GFP+ Zellen (dTHS+) auf bzw. die herun¬ter¬re¬gu¬lier¬ten Gene in GFP– Zellen (dTHS–). Eine Zuord¬nung der Gene in Gen¬on¬tolo¬gie¬grup¬pen zeigt funktionelle Übereinstimmungen für die hoch¬regu¬lier¬ten und dTHS+ Genen bzw. die herun¬ter¬regu¬lier¬¬ten und dTHS– Genen. Die GFP+ Zellen haben Anteil an der Blüten¬ent¬wick¬lung und stehen damit im direk¬¬ten Zu¬sam¬men¬hang zu den DRNL-expri¬mie¬ren¬den Gründerzellen, die GFP– Zellen sind im Gegen¬satz zum großen Teil mit der Ant¬wort auf Stress assoziiert. Daher zeigen die Grün¬der¬¬zellen spezi¬fische Unterschiede in der Genaktivität in Korrelation mit der Chroma¬tin-kon¬for¬¬ma¬tion im Vergleich zu den restlichen Zellen des IMs. THSs zeigen eine hohe posi¬tio-nelle Über¬¬ein¬stimmung mit konservierten DNA-Sequenzen sowie AP1 und SEP3 Bindestellen; AP1 bindet eher dTHS+ Gene, SEP3 hin¬gegen dTHS– Gene. Die hohe Sensitivität der ATAC-Seq Metho¬de ermöglicht daher die Identi¬¬fikation von cis-regulatorischen Elementen, auch an Posi¬tionen die erst zu einem späteren Zeit¬punkt besetzt werden.

Item Type: Thesis (PhD thesis)
Translated title:
TitleLanguage
Changes of transcriptome and chromatin in context of the specification of lateral organ founder cells in the Arabidopsis thaliana inflorescence meristemEnglish
Translated abstract:
AbstractLanguage
DRNL-expression marks lateral organ founder cells (LOFCs) in the inflorescence meristem (IM) of Arabidopsis thaliana. To analyse the transcriptome and chromatin structure of LOFCs DRNL-expressing cells (GFP+) were separated from their non-expressing neighbours (GFP–) in the apetala1-1 cauliflower 1 IM. Cell-type specific differences in gene activity as well as in chromatin accessibility determined by ATAC-Seq (“As¬say for Transpo¬sase-Accessible Chro¬-ma¬tin with high¬trough¬put sequen¬cing”) could be identified. An increased chromatin accessi-bi¬lity (THS) is accompanied by an elevated transcription rate correlating to frequent THSs at the transcription start site. Similarly differentially expressed genes show differential chroma¬tin accessibility in the comparison of GFP+ and GFP– cells (dTHS). In GFP+ cells upregulated genes exhibit more likely open chromatin in GFP+ cells (dTHS+) and downregulated genes in GFP– cells (dTHS–), respectively. Networks of gene ontology groups show great similarity of upregulated and dTHS+ genes or downregulated and dTHS– genes. In GFP+ cells flower deve¬lop¬ment takes place correlating to DRNL-expressing LOFCs whereas GFP– cells are associated with stress response. Thus specific differences between LOFCs and their adjacent cells could be established in terms of gene activity corresponding to chromatin structure. The DNA-sequence in the centre of THSs is often conserved and coincides with AP1 and SEP3 binding sites, AP1 binds more likely in dTHS+ in contrast to SEP3 correlating with dTHS– genes. There¬fore the high sensitivity of ATAC-Seq enables the identification of cis-regulatory elements independently of the point in time of transcription factor binding.English
Creators:
CreatorsEmailORCID
Frerichs, AnnekeUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
URN: urn:nbn:de:hbz:38-92115
Subjects: Natural sciences and mathematics
Life sciences
Agriculture
Uncontrolled Keywords:
KeywordsLanguage
Arabidopsis thaliana, Infloreszenmeristem, FACS, ATAC-Seq, RNA-Seq, Gründerzellen, THSGerman
Arabidopsis thaliana, inflorescence meristem, FACS, ATAC-Seq, RNA-Seq, lateral organ founder cells, THSEnglish
Faculty: Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions: Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Botanical Institute
Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Institute for Zoology
Language: German
Date: 2019
Date of oral exam: 10 September 2018
Referee:
NameAcademic Title
Werr, WolfgangProf. Dr.
Höcker, UteProf. Dr.
Hülskamp, MartinProf. Dr.
Refereed: Yes
URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/9211

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