Objekt-Metadaten

Transcriptional regulation of chloroplast ascorbate peroxidases in Arabidopsis thaliana
Cai, Wenguo

Main titleTranscriptional regulation of chloroplast ascorbate peroxidases in Arabidopsis thaliana
Title variationsTranskriptionsregulation der Chloroplasten Ascorbat Peroxidasen aus Arabidopsis thaliana
Author(s)Cai, Wenguo
Place of birth: Sichuan, China
1. RefereeProf. Dr. Margarete Baier
Further Referee(s)Prof. Dr. Reinhard Kunze
Prof. Dr. Thomas Schmülling
Dr. Alexander Heyl
Dr. Heike Seybold
KeywordsTranscriptional regulation; Ascorbate peroxidase; Reactive oxygen species; Chloroplast; Retrograde signalling; Arabidopsis
Classification (DDC)575 Physiological systems of plants
SummaryIn dieser Arbeit wurden die Promoterregionen von sAPX (At4g08390) and tAPX (At1g77490) in den Vektor pHGWFS 7.0 kloniert und in Arabidopsis thaliana transformiert. Diese Konstrukte erlauben die Analyse der Promoteraktivität durch GFP- und GUS Messungen. Für beide Promoter wurden drei unabhängige Transformationslinien auf die Regulation durch ein Spektrum an Umwelteinflüssen untersucht.
Es konnte gezeigt werden, daß der Promoter des tAPX Gens durch plastidäres H2O2 kontrolliert wird. Zugabe von Chemikalien, welche den photosynthetischen Elektronentransport oberhalb von Photosystem I blockieren, reprimierten die tAPX Promoteraktivität. Methylviologen, welches die Produktion reaktiver Sauerstoffspezies in Chloroplasten induziert, steigerte die tAPX Promoter-abhängige Reportergenaktivität jedoch. Die mRNS Abundanzen von tAPX in 2cpa, 2cpb und 2cpa2cpb Mangelmutanten, welche erhöhte Konzentrationen an H2O2 in den Chloroplasten aufweisen, waren höher als in Wildtyppflanzen. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, daß plastidäres H2O2 eine Rolle bei der Regulation des tAPX Gens spielt.
Zusätzlich konnte gezeigt werden, daß die Aktivität des tAPX Promotors durch mechanische Verwundung gesteigert wurde. Obwohl diese Verwundung die zytosolische H2O2 Produktion induzierte, ließ sich die gesteigerte tAPX Promotoraktivität nicht ausschließlich auf H2O2 zurückführen, da die Verwundung in älteren Blätter zwar ebenfalls die H2O2 Produktion induzierte, aber die tAPX Promotoraktivität nicht beeinflusste. Andere Faktoren, wie z.B. Kälte, Trockenheit, sehr starkes Licht, Jasmonsäure- oder Salicylsäureapplikation, sowie exogene Zugabe von H2O2, usw. führten zur Akkumulation von H2O2 im Zytosol, aber nicht zur Aktivierung des tAPX Promoters. Zusammengenommen läßt dies darauf schließen, daß plastidäres, aber nicht zytosolisches, H2O2 den tAPX Promoter reguliert.
Es konnte weiterhin gezeigt werden, daß der tAPX Promoter auf verschiedene Wellenlängen des sichtbaren Lichts individuell reagiert. Längerfristige Anpassung an Dunkelheit reprimierte die tAPX Expression vollständig. Etiolierte Pflanzen, welche acht Stunden entweder weißem, blauem, dunkelroten Licht ausgesetzt wurden, konnten, im Gegensatz zu rotlichtbehandelten Pflanzen, Ihre Promoteraktivität regenerieren. Diese Resultate legen nahe, daß plastidäres H2O2 und photorezeptorvermittelte Signale gemeinsam den tAPX Promoter regulieren.
Promoter Verkürzungsansätze konnten eine für die Regulierung wichtige Region des tAPX Promoters auf -1295 bis -734 bp vom Startcodon lokalisieren. In silico Prognosen ergaben, daß ARR2, ARR10, LEC2, SPL3 und SPL8 potenzielle Transkriptionsfaktoren darstellen, die an den tAPX Promotor andocken und ihn regulieren. Ausgenommen LEC2, dessen Mangelmutante einen lethalen Phänotyp aufweist, wurden T-DNA Insertionslinien von all diesen Genen untersucht. Es konnte gezeigt werden, daß mRNS Abundanzen von tAPX in den beiden Mutantenlinien spl3 und spl8 größer waren als in Wildtyppflanzen. Daher sind wahrscheinlich sowohl spl3 als auch spl8 Transkriptionsfaktoren, welche tAPX Expression negativ regulieren.
Die Promoteraktivität von sAPX erwies sich schwächer in Blattmesophyllzellen als in denen der Blattadern, was auf eine unterschiedliche Regulierung schließen läßt. Außerdem konnte gezeigt werden, daß der Promoter im Mesophyll durch Licht induziert wurde, während seine Aktivität in der Vaskulatur durch Licht reprimiert wurde.
Grundsätzlich läßt sich sagen, daß Stressfaktoren wie Kälte oder Trockenheit die sAPX Promotoraktivität induzieren, während eine Blockade des photosynthetischen Elektronentransports selbigen supprimiert. Die photosynthetische Regulierung des sAPX Promoters steht im Zusammenhang mit der Ascorbatbiosynthese, da diese von der Präsenz von Kohlenhydraten, welche durch die Photosynthese bereitgestellt werden, abhängt. Durch Analysen mit verkürzten Promotersequenzen konnte die für die Regulation der sAPX notwendige Region auf -654 bis -408 bp vom Startcodon lokalisiert werden. Weitere Analysen zur Identifizierung der korrespondierenden Transkriptionsfaktoren sind notwendig.
Documents
PDF-Datei
If your browser can't open the file, please download the file first and then open it
 
Number of pagesX, 117 S.
FU DepartmentDepartment of Biology, Chemistry and Pharmacy
Year of publication2015
Document typeDoctoral thesis
Media type/FormatText
LanguageEnglish
Terms of use/Rights Nutzungsbedingungen
Date of defense2015-01-29
Created at2015-02-02 : 08:43:10
Last changed2015-02-03 : 07:01:08
 
Static URLhttp://edocs.fu-berlin.de/diss/receive/FUDISS_thesis_000000098507
NBNurn:nbn:de:kobv:188-fudissthesis000000098507-0
Statistics