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Nutzung phytobakterieller Gene zur Beeinflussung der pflanzlichen Apikaldominanz - Untersuchungen in transienten und induzierbaren transgenen Expressionssystemen

dc.contributor.advisorVarrelmann, Mark Prof. Dr.de
dc.contributor.authorNitschke, Elkede
dc.date.accessioned2007-06-04T14:38:58Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T10:15:00Zde
dc.date.available2013-01-30T23:51:01Zde
dc.date.issued2007-06-04de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AFF7-5de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-1847
dc.description.abstractIn dieser Arbeit wurden verschiedene transgene Expressionsansätze zur Beeinflussung des Auxin-Cytokinin-Gleichgewichtes benutzt, um die pflanzliche Apikaldominanz in Nicotiana spec. und Petunia hybrida zu brechen und den Lateralaustrieb zu fördern. Im ersten Teil der Arbeit wurden für die Modulation der pflanzlichen Entwicklungsmuster phytobakterielle Gene (rolA, rolC, iaaH, iaaL und ipt) aus A. rhizogenes, A. tumefaciens und P. syringae, die den Phytohormonhaushalt in Pflanzen beeinflussen, eingesetzt. Im zweiten Teil wurde die Möglichkeit untersucht, pflanzeneigene Gene des Cytokininmetabolismus durch Nutzung eines RNA Interferenz (RNAi) -Ansatzes in ihrer Expression zu reprimieren und darüber phänotypische Veränderungen der Pflanzen zu erzeugen. Erste Untersuchungen, die das Potenzial zur Induktion phänotypischer Entwicklungsveränderungen durch die bakteriellen Phytohormon-Metabolismusgene in Pflanzen (N. tabacum, N. benthamiana, P. hybrida) bestimmten, wurden in einem transienten Expressionsansatz untersucht. Dafür wurden pflanzenvirale Expressionsvektoren des Potato virus X (PVX) und des Tobacco rattle virus (TRV) verwendet. Damit erfolgten Untersuchungen an sehr jungen Sämlingen und Jungpflanzen, die bei pflanzenviraler ipt-Expression zu typischen Symptomen einer Cytokininüberversorgung, wie Lateralaustrieb, Verzwergung und Wurzelbildungsinhibierung führten. Eine Expression des bakteriellen iaaH Gens induzierte Symptome einer Auxinüberversorgung, wie Blatt-Epinastie und Wurzelprimordienbildung am Stängel. Für den stabilen transgenen Expressionsansatz wurden die phytobakteriellen Gene unter Kontrolle eines Ethanol-induzierbaren Expressionssystems (alcA/alcR System), sowie ein gfp-Reportergen (mgfp4) unter Kontrolle eines Auxin induzierbaren Promotors (DR5) für die Erzeugung von transgenen N. tabacum Pflanzen eingesetzt. Mit den erzeugten Pflanzenlinien (T0 und T1) wurden die Möglichkeiten einer gezielten, zeitlich begrenzten Expression von Phytohormon-beeinflussenden Genen auf die Modulation der Ausprägung der pflanzlichen Apikaldominanz bestimmt. Die Auxin-induzierbare GFP-Expression sollte darin als weiteres charakterisierendes Merkmal für die Beeinflussung des pflanzlichen Hormonhaushaltes neben den Habitusveränderungen erfasst werden. Die Untersuchungen dieser transgenen Linien zeigten die Eignung des Ethanol-induzierbaren Expressionssystems, die Transkription habitusbeeinflussender Gene zu regulieren und konnte für eine kontrollierte Phytohormonbeeinflussung nutzbar gemacht werden. In verschiedenen Untersuchungen resultierten sowohl in vitro als auch ex vitro, sowie in unterschiedlichen pflanzlichen Entwicklungsstadien typische Habitusveränderungen aus der Ethanolinduktion der phytobakteriellen Gene. In einem weiteren Expressionsansatz wurde die Möglichkeit untersucht, durch Nutzung von VIGS zur Induktion von transientem RNAi von Petunien-eigenen Genen des Cytokininmetabolismus, pflanzliche Entwicklungsmuster zu beeinflussen. Genfragmente aus P. hybrida, die eine hohe Sequenzhomologie zu pflanzlichen Isopentenyltransferasen und Cytokininoxidasen/dehydrogenasen aufwiesen, wurden in einen pflanzenviralen VIGS-Vektor kloniert und in P. hybrida exprimiert. Zusammengefasst konnte die Brechung der Apikaldominanz in Tabakspezies sowohl durch endogene Steigerung der Cytokininsynthese (ipt) als auch Reduktion der Auxingehalte (iaaL) gezeigt werden. Dafür wurde erstmals eine pflanzenvirale Expression benutzt. Auch das Ethanol-induzierbare System konnte für die gezielte Modulation der Auxin-Cytokinin Balance in transgenen Pflanzen erfolgreich genutzt werden.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleNutzung phytobakterieller Gene zur Beeinflussung der pflanzlichen Apikaldominanz - Untersuchungen in transienten und induzierbaren transgenen Expressionssystemende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedUse of phytobacterial genes for modulation of apical dominance in plants - Experimental approaches in transient and inducible transgenic expression systemsde
dc.contributor.refereeVarrelmann, Mark Prof. Dr.de
dc.date.examination2007-02-01de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaftende
dc.subject.dnbBiologiede
dc.description.abstractengIn this study, different transgenic expression systems were investigated for their influence on auxin/cytokinin balance in plants in order to break apical dominance and promote lateral shoot growth in Nicotiana species and Petunia hydrida. In the first part of the work, different phytohormone genes (rolA, rolC, iaaH, iaaL und ipt) encoded by phytopathogenic bacteria A. rhizogenes, A. tumefaciens and P. syringae, known for its influence on phytohormonal balance in plants, where used to modify the development of plant shape. In the second part of the study it was analysed, if RNA interference (RNAi), induced by virus induced gene silencing (VIGS), can be used to suppress expression of genes from the plants cytokinin metabolism in order to induce phenotypic changes of plant shape. Initially the general potential of phytobacterial genes to induce plant shape modifications in N. tabacum, N. benthamiana and P. hybrida was characterized by applying a transient expression assay. Plant viral expression vectors based on Potato virus X (PVX) and Tobacco rattle virus (TRV) were used for expression of different phytohormone genes. Very young seedlings and young plants were infected with the TRV and PVX derived expression vectors and in case of ipt expression typical phenotypes of suboptimal increased cytokinin content were induced. In contrast, viral expression of iaaH induced strong phenotypes of high auxin supply, i.e. epinastic leaves and formation of root primordia at the scion. In addition to the aforementioned transient expression assay, experiments were carried out to express the phytohormone genes in stable transformed plants. For this purpose, the phytobacterial genes were placed under transcriptional control of an ethanol inducible expression system (alc system). In addition, the expression cassette of the binary plant transformation plasmid was supplied with gfp reporter gene (mgfp4) under control of an auxin inducible promotor (DR5). Besides the inducible changes of plant form, the auxin inducible GFP expression should enable the tissue specific analysis of changes in free auxin, depending on the ethanol induced expression of phytohormone genes. The obtained transgenic plant lines (T0 and T1) were characterized for the effects of induced and reversible controlled expression of genes on phenotypes of modified plant phytohormonal balance. Primary ethanol induction experiments with these lines revealed the suitability of the inducible expression system for the regulation of phytohormonal gene expression. Several in vitro as well as ex vitro expression experiments using plants of different developmental stages resulted in reproducible alterations of plant shape. An additional expression assay carried out, aimed to apply VIGS for the induction of transient RNAi in order to reduce the expression level of cytokinin metabolism genes in Petunia plants. Therefore Petunia gene fragments displaying high homology to isopentenyltransferases and cytokinin oxidases/dehydrogenases of different plants, were cloned and inserted into a VIGS vector. N. benthamiana and P. hybrida plants were inoculated with these different constructs but no visible changes of morphological traits could be observed. In conclusion, a selective influence on apical dominance was demonstrated using different strategies of manipulating the phytohormone metabolism in Nicotiana spec. and P. hybrida. For the first time, these results were achieved using plant viral expression vectors. In addition, the ethanol-inducible expression system was successfully used for modulation of auxin/cytokinin balance in transgenic tobacco plants.de
dc.contributor.coRefereeWinkelmann, Traud Prof. Dr.de
dc.subject.topicAgricultural Sciencesde
dc.subject.gerinduzierbare/transiente Expressionde
dc.subject.gerApikaldominanzde
dc.subject.gerCytokininde
dc.subject.gerAuxinde
dc.subject.enginducible/transient expressionde
dc.subject.engapical dominancede
dc.subject.engcytokininde
dc.subject.engauxinde
dc.subject.bk42.13de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1484-7de
dc.identifier.purlwebdoc-1484de
dc.affiliation.instituteFakultät für Agrarwissenschaftende
dc.subject.gokfullWF 000: Molekularbiologiede
dc.subject.gokfullGentechnologiede
dc.identifier.ppn584435487de


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