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Identifikation und Regulation einer durch Insektenfraß induzierbaren Geranyllinalool-Synthase in Arabidopsis thaliana

dc.contributor.advisorGatz, Christiane Prof. Dr.de
dc.contributor.authorHerde, Marcode
dc.date.accessioned2012-04-16T14:47:28Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:42Zde
dc.date.issued2007-02-12de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AC48-3de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-192
dc.description.abstractVon Pflanzen emittierte volatile Sekundärmetabolite spielen eine wichtige Rolle in Pflanze-Pflanze, Pflanze-Pilz und Pflanze-Insekt Kommunikation. Die meisten Pflanzen emittieren nach Befall mit Herbivoren das volatile Terpen (E,E)-4,8,12-Trimethyltrideca-1,3,7,11-Tetraen (TMTT). In dieser Arbeit wurde gezeigt, dass das im Arabidopsis thaliana Genom annotierte Gen At1g61120 für eine Geranyllinalool-Synthase (GLS) kodiert, deren Produkt (E,E)-Geranyllinalool, zu TMTT umgesetzt wird. Damit wurde zum ersten Mal ein Enzym beschrieben, das für die Synthese dieses von vielen Pflanzen emittierten Terpens verantwortlich ist. Das AtGLS-Gen besitzt die Exon/Intron-Struktur von "ursprünglichen" Diterpensynthasen, die bereits in einem gemeinsamen Vorläufer der Gymnospermen und Angiospermen vorkamen, was auf eine frühe Evolution der TMTT-Bildung hinweist. Die Annotierung des AtGLS-Gens als Diterpensynthase macht die ungewöhnliche Platzierung der Linalool-Synthase (LIS) aus Clarkia breweri im Terpensynthase-Stammbaum besser verständlich: Es kann nun spekuliert werden, dass CbLIS, eine Monoterpensynthase mit der Genstruktur einer "ursprünglichen" Diterpensynthase, aus einer GLS durch die Verkleinerung der Substratbindetasche hervorgegangen ist. AtGLS ist im Gegensatz zu vielen Diterpensynthasen nicht in den Chloroplasten lokalisiert sondern verbleibt entweder im Cytosol oder im endoplasmatischen Retikulum. Insertionslinien ohne Expression von AtGLS synthetisieren weder TMTT noch GL, während transgene Pflanzen mit ektopischer Expression von AtGLS TMTT und GL sogar ohne Behandlung mit einem Induktor emittieren. Die Expression von AtGLS ist somit für die TMTT/GL-Synthese in A. thaliana sowohl notwendig als auch hinreichend. Die konstitutive Expression der AtGLS führt zu verlangsamtem Wachstum und Läsionen auf den ersten Keimblättern. Pflanzen mit veränderter AtGLS-Expression können nun genutzt werden, den Beitrag von TMTT an der Pflanzen-Pflanzen- sowie der Pflanzen-Insektenkommunikation zu ermitteln. Die Regulation der TMTT/GL-Synthese findet hauptsächlich auf der Ebene der AtGLS-Expression statt. Während das Gen in der Blüte konstitutiv aktiv ist, wird es in Blättern nur unter induzierenden Bedingungen, wie Behandlung mit dem pilzlichen Elicitor Alamethicin oder Infektion mit Larven von Plutella xylostella transkribiert. Die Alamethicin-induzierte AtGLS-Transkription benötigt das Phytohormon Jasmonsäure, sowie das F-Box Protein COI1, das bislang noch nicht charakterisierte negative Regulatoren der Jasmonsäure-Signalkaskade dem Proteasom zuleitet. Salizylsäure und die Ethylen-Signalkaskaden haben keinen Einfluss auf die Induktion. Der Proteinsyntheseinhibitor Cycloheximid induziert die AtGLS-Transkription ebenfalls nur in Gegenwart von JA und COI1, was auf die Existenz eines oder mehrerer instabiler negativer Regulatoren hindeutet, die in Gegenwart von Cycloheximid nicht mehr synthetisiert werden und durch das COI1-Protein in Anwesenheit von Jasmonsäure abgebaut werden. Aufgrund dieser Modellvorstellung wurden in einem Mutantenscreen Pflanzen selektiert, die einen Defekt in dem postulierten Repressor aufweisen. Dazu wurde ein Resistenzgen gegen das Herbizid BastaTM unter die Kontrolle des AtGLS-Promotors gebracht und nach einer Mutagenese nach resistenten Pflanzen gescreent. Es wurden 2 Mutanten identifiziert, die das endogene AtGLS- und das transgene AtGLS::PAT-Transkript konstitutiv akkumulieren. Durch eine Promotordeletionsmutagenese konnte weiterhin eine Region von 62 Bp im AtGLS-Promotor identifiziert werden, die als einzige Region für die Cycloheximid-vermittelte Induktion notwendig ist.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleIdentifikation und Regulation einer durch Insektenfraß induzierbaren Geranyllinalool-Synthase in Arabidopsis thalianade
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedIdentification and regulation of a geranyllinalool synthase gene in Arabidopsis thaliana> which is inducible by insect feedingde
dc.contributor.refereeGatz, Christiane Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-01-17de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.description.abstractengVolatile secondary metabolites emitted by plants contribute to plant-plant, plant-fungal, and plant-insec communication. The C16-homoterpene TMTT (4,8,12-trimethyltrideca-1,3,7,11-tetraene) is emitted afte of differen plant species including Arabidopsis thaliana. TMTT has been suggeste rmed as ion product of the diterpen (E,E)-geranyllinalool (GL). In this thesis the Arabidopsis terpene synthase gene At1g6112 a -Gerany Synthase (AtGLS), which catalyzes the first committed step i The intron/exon structure o the AtGLS gene reveal hig similarity to evolutionar acient diterpene synthases whic ncesto sperms and gymnosperms This suggests an early evolutio synthesis. The functional characterisation of At1g6112 a a diterpen ynthase facilitates the evolutionar placement of the monoterpen ynthase Linalool Synthase (LIS) from Clarki breweri i terpene synthase phylogeneti tree: i eculate s evolved frode
dc.contributor.coRefereeDröge-Laser, Wolfgang PD Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerGeranyllinaloolde
dc.subject.gerPflanze-Insekt Interaktionde
dc.subject.gerArabidopsis thalianade
dc.subject.gerTMTTde
dc.subject.gerJasmonsäurede
dc.subject.enggeranyllinaloolde
dc.subject.engplant-insect interactionde
dc.subject.engArabidopsis thalianade
dc.subject.engTMTTde
dc.subject.engjasmonic acidde
dc.subject.bk42.13 Molekularbiologiede
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1415-4de
dc.identifier.purlwebdoc-1415de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWVE 000 Pflanzenphysiologiede
dc.subject.gokfullPhytochemiede
dc.identifier.ppn587184078de


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