Authors:	Schwan, Uwe
Title:	Transformationsstudien zur Aufklärung des molekularen Hintergrundes des kolumnaren Phänotyps bei Malus x domestica
Online publication date:	18-Jul-2018
Year of first publication:	2018
Language:	german
Abstract:	Aufgrund ihrer kompakten Wuchsform bieten kolumnare Individuen beim Apfel (Malus x domestica) vielversprechende Anbaumöglichkeiten. Bei der dem Kolumnarwachstum zugrundeliegenden Mutation handelt es sich um eine replikative Transposition des Ty3/Gypsy-Retrotransposons Gypsy-44 auf Chromosom 10 an Position 18,79 Mb. Die kolumnare Merkmalsausprägung korreliert mit der Überexpression des direkt downstream der Translokation gelegenen Gens MdCo31.Trotz der Aufklärung des genetischen Hintergrundes sind die dem Kolumnarwachstum zugrundeliegenden molekularen Mechanismen bisher weitestgehend unbekannt. Das Ziel dieser Arbeit ist die Suche nach Hinweisen auf mögliche Signaltransduktionsketten bzw. Ursachen für die Überexpression des Gens MdCo31. Hierzu wurden mittels Agrobacterium tumefaciens-vermitteltem Gentransfer transgene Linien von Malus x domestica und Nicotiana tabacum erzeugt. Anhand der Charakterisierung der transgenen Linien konnte bestätigt werden, dass die Überexpression des Gens MdCo31 zur Ausprägung des kolumnaren Phänotyps führt. Aufgrund der Beobachtung, dass kolumnare Individuen eindeutige Anzeichen eines Gibberellin-Mangels aufweisen und der ursprüngliche Phänotyp durch die Applikation bioaktiver GAs wiederhergestellt werden kann, wird die Möglichkeit der Beteiligung von MdCo31 im Gibberellin-Stofffwechsel diskutiert. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die Regulation von MdCo31 von der chromosomalen Position der replikativen Transposition des Transposons Gypsy-44 abhängt. Es wird daher vermutet, dass ein cis-regulatorisches Element (CRE) und kein Transkriptionsfaktor für die Regulation von MdCo31 verantwortlich ist. Dementsprechend gibt es keine Korrelation zwischen der Erhöhung der Transkriptmenge des auf der kolumnar-spezifischen Kopie von Gypsy-44 lokalisierten 609 bp großen ORFs und der Erhöhung der Expression von MdCo31. Überraschenderweise zeigten transgene Linien mit erhöhter ORF-Transkription trotzdem kolumnar-typische Merkmalsausprägung. Inwieweit die Transkription des ORFs tatsächlich mit der Ausprägung des kolumnaren Phänotyps in Zusammenhang steht, müssen weitere Untersuchungen zeigen. Because of its compact growth character, columnar growing individuals of apple (Malus x domestica) offer promising possibilities for cultivating. The mutation responsible for the columnar growth habit is a replicative transposition of the Ty3/Gypsy-retrotransposon Gypsy-44 on chromosome 10 at position 18,79 Mb. The characteristic growth correlates with the overexpression of the nearby downstream gene MdCo31. Despite the identification of the genetic basis for columnar growth in apple the responsible molecular mechanism remains unknown. The aim of this work is the search for potential signal transduction pathways and for the cause of the overexpression of MdCo31. For this purpose, Agrobacterium tumefaciens-mediated transformations have been carried out to generate transgenic lines of Malus x domestica and Nicotiana tabacum. It was confirmed that the overexpression of MdCo31 leads to columnar growth. Due to the knowledge that the original phenotype can be restored by application of bioactive gibberellins and because columnar individuals show distinct signs of a lack of gibberellins, the possibility of the involvement of MdCo31 in the gibberellin metabolism is discussed. Further, it was verified that the regulation of MdCo31 depends on the chromosomal position of the replicative transposition of the transposon Gypsy-44. Therefore, instead of a transcription factor, a cis-regulatory element is supposed to be responsible for the regulation of MdCo31. Accordingly, there is no correlation between the increase of transcripts of the 609 bp long ORF located on Gypsy-44 and the regulation of MdCo31. However, surprisingly, transgenic lines with increased transcription of this ORF show columnar-like characteristics. Further studies have to reveal to what extent the transcription of the ORF is actually related to the columnar growth habit.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2162
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000021150
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	VIII, 135 Seiten
Appears in collections:	JGU-Publikationen