Der Einfluss von Abscisinsäure auf die pflanzliche Zellwand : Untersuchung extrazellulärer Proteine beim Laubmoos Physcomitrella patens

Die pflanzliche Zellwand dient dem Schutz der Pflanze gegen mechanische, chemische und pathogene Einflüsse. Zusätzlich ermöglicht und kontrolliert sie den Austausch von Wasser und anderen Substanzen sowie die Kommunikation zwischen den Zellen und zwischen Pflanzen. Für Laubmoose wie Physcomitrella patens, die kein vaskuläres Gewebe besitzen und bei denen jede Zelle in direktem Kontakt mit der Umgebung steht, ist der Austausch über die Zellwand von besonderer Bedeutung. <br>In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass Abscisinsäure (ABA) bei Physcomitrella zu einer drastischen Verdickung der Zellwand führt. ABA bewirkt außerdem eine starke Veränderung der intrazellulären Struktur und induziert die Bildung von vegetativen Dauersporen, den Brachyzyten, und Tmema-Zellen, die der Fragmentierung des Protonemafilamentes dienen. <br>Um die Wirkung von ABA auf Zellwandproteine zu untersuchen, wurden zehn putativ extrazelluläre Proteine identifiziert und analysiert. Es stellte sich heraus, dass die Expression von acht dieser zehn Gene durch Abscisinsäure reguliert wird, während die Transkription von nur drei Genen durch Auxin bzw. Cytokinin beeinflusst wird. <br>Die Funktion dreier Proteine, PpXTH1 (Xyloglukan-Endotransglykosylase/Hydrolase), PpPME1 (Pektin-Methylesterase) und PpFLP (Fasciclin-like protein), deren Genexpression durch ABA reguliert wird, wurde anhand von Überexpressions- und knockout-Mutanten genauer untersucht. Alle Mutanten zeigten starke Defekte im Protoplasten-Regenerationsvermögen, was sich mit Störungen im Zellwandaufbau begründen lässt. Ebenso scheinen Unterschiede in der Zellwandlockerung aufzutreten, da die Zellgröße und -form bei den Mutanten im Vergleich zum Wildtyp abwich. PpFLP scheint zudem für das apikale Wachstum des Protonemas wichtig zu sein, da die regenerierenden Protoplasten der Mutante keine linearen Filamente ausbildeten. <br>Die Gametophoren der Mutanten, außer der Ppxth1-Überexpressionspflanze, zeigten Zwergwuchs, der durch verkleinerte Blättchen hervorgerufen wurde. Die Sensitivität der Pppme1- und Ppxth1-Mutanten für Abscisinsäure war verändert. Besonders die delta-PME- und delta-XTH-Pflanze wuchsen deutlich besser auf ABA-haltigem Medium als die Kontrolle, die Ppxth1-Überexpressionsmutante bildete dagegen vermehrt Brachyzyten als Reaktion auf ABA-Applikation. PpXTH1 und PpPME1 spielen also nicht nur eine Rolle in Zellwandlockerung und -festigung, sondern sind auch an deren Aufbau beteiligt und für die ABA-Sensitivität der Pflanze wichtig. <br>Für PpPME1 und PpFLP wurde neben de oben beschriebenen Effekten eine mögliche Beteiligung an der Chloroplastenteilung beobachtet. Beide Proteine sind eng mit bakteriellen Proteinen verwandt, PpFLP besitzt keine pflanzlichen Homologe. PpFLP und PpPME1 könnten also bei der primären Endosymbiose oder durch horizontalen Gentransfer in das Moos gelangt sein und auch heute noch eine wichtige Funktion bei Wachstum und Differenzierung der aus Bakterien hervorgegangenen Chloroplasten bewahrt haben. <br>In Bezug auf Abscisinsäure lässt sich zusammenfassend sagen, dass sie durch ihre Wirkung auf die Genexpression extrazellulärer Proteine einen Schlüsselregulator für die Genese und Differenzierung der Zellwand darstellt.

Author dc:creator

• Tintelnot, Stefanie

Contributors dc:contributor

• Reski, Ralf

• XTH
• PME
• FLP
• Mutante
• plant cell wall
• absisic acid
• Physcomitrella patens
• mutant

Repository record source_url

https://freidok.uni-freiburg.de/data/2492

OAI identifier oai:identifier

oai:freidok.uni-freiburg.de:2492