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Charakterisierung von zwei Arabidopsis thaliana Mutanten mit erhöhter PR1-Expression

Characterisation of two Arabidopsis thaliana mutants with constitutive PR1 expression

by Miriam Heupel
Doctoral thesis
Date of Examination:2006-07-06
Date of issue:2006-08-15
Advisor:Prof. Dr. Christiane Gatz
Referee:Prof. Dr. Christiane Gatz
Referee:PD Dr. Wolfgang Dröge-Laser
crossref-logoPersistent Address: http://dx.doi.org/10.53846/goediss-1291

 

 

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Name:heupel.pdf
Size:2.12Mb
Format:PDF
Description:Dissertation
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Abstract

English

One of the main components of the plant defense response during an infection is the raise of endogenous salicylic acid levels which leads to an increased expression of defense genes. In this work two mutant plants, aca41 and aca38#8, were characterized which have a constitutive expression of different defense genes. In spite of the constitutive defense gene expression the resistance of aca41 against virulent bacteria is only slightly higher than in control plants. Array experiments with aca41 leads to the identification of three genes which were expressed usually by oxidative stress and mediate resistance to oxidative stress. Growth experiments with aca41 on media containing paraquat, a superoxid generating substance, show that this mutant is more resistant to oxidative stress. aca38#8 which expresses the same oxidative stress genes as aca41 is not able to grow under this stress conditions. Additionally the mutant plants turned out to have a higher tolerance against water shortage. Measurement of the transpiration rate of aca41 showed that this plant closes their stomata faster by drought and that the evaporation of the cuticula is lower than in control plants. Analysis of the aca41 phenotype in the nahG background showed that the PR gene expression is dependend of the endogenous salicylic acid level while the expression of the oxidative stress genes and the drought tolerance is independend.
Keywords: salicylic acid; PR gene expression; oxidative stress; drought tolerance; defense response

Other Languages

Im Rahmen der Abwehrreaktion der Pflanze gegen Pathogene steigen die Mengen endogener Salizylsäure an, wodurch eine Reihe von Abwehrgenen aktiviert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei Mutanten, aca41 und aca38#8, charakterisiert, die verschiedene Abwehrgene konstitutiv exprimieren. Trotz der konstitutiven Expression der Abwehrgene zeigte die Mutante aca41 im Vergleich zu Kontrollpflanzen nach Infektion mit virulenten Bakterienstämmen nur eine leicht erhöhte Resistenz. Durch Makroarrayanalysen wurden in aca41 drei konstitutiv exprimierte Gene identifiziert, die normalerweise durch oxidativen Stress induziert werden und deren Expression eine Resistenz gegen oxidativen Stress vermittelt. Wachstumsversuche auf Paraquat, einer Superoxid erzeugenden Substanz, zeigten, dass aca41 eine erhöhte Toleranz gegenüber oxidativen Stress aufweist. Obwohl in aca38#8 dieselben oxidativen Stressgene wie in aca41 konstitutiv exprimiert wurden, führte dies nicht zu einer erhöhten Resistenz von aca38#8 gegenüber oxidativen Stressbedingungen. Weiterhin zeigten sowohl aca41 als auch aca38#8 einen geringeren Wasserverbrauch als 5GuDe. Durch Messung der Transpirationsrate, konnte für Linie aca41 gezeigt werden, dass sie unter Wassermangelbedingungen ihre Stomata schneller schließt und dass ihre minimale Transpirationsrate (Verdunstung über die Cuticula) im Vergleich zur Kontrollpflanze verringert war. Durch Kreuzung der Linie aca41 mit der NahG-Pflanze, wurde die Abhängigkeit der verschiedenen Phänotypen vom Salizylsäuregehalt in der Pflanze untersucht. Da NahG für eine Salizylat-Hydroxylase codiert, die Salizylsäure in Catechol umwandelt, können in diesen Pflanzen keine erhöhten Salizylsäuremengen akkumulieren. Es konnte gezeigt werden, dass in aca41 die Expression der PR-Gene Salizylsäure abhängig, aber sowohl die Expression der oxidativen Stressgene als auch die erhöhte Austrocknungstoleranz Salizylsäure unabhängig war.
Schlagwörter: Salizylsäure; EMS-Mutagenese; Expression von Abwehrgenen; Trockenstress; oxidativer Stress
 

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