Teilprojekt B03: Der Einfluß von Licht auf die Etablierung und Polarisierung von Blattprimordien

Leitung:

Dr. Stephan Wenkel

Universität Tübingen

ZMBP, Allgemeine Genetik

Auf der Morgenstelle 32, 72076 Tübingen

Tel 07071 - 29 78852

Fax 07071 - 29 5042

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Zusammenfassung:

Umweltbedingungen haben einen großen Einfluß auf die Ausbildung und Funktion von Blättern, zu der neben der Photosynthese auch die Aufnahme und Verarbeitung von Umweltreizen gehört. In genomweiten Studien haben wir direkte Zielgene der Transkriptionsfaktoren REVOLUTA (REV, Klasse III Homöodomänen-Leuzin-Zipper (HD-ZIPIII) Transkriptionsfaktor) und KANADI1 (KAN1, GARP-Transkriptionsfaktor) identifiziert. Beide Faktoren agieren antagonistisch bei der Etablierung der dorso-ventralen Blattachse. Hierbei spezifiziert REV die adaxiale Domäne (zukünftige Blattoberseite) und KANADI1 die abaxiale Domäne (zukünftige Blattunterseite). In vergleichenden Studien konnten wir Gene identifizieren, die von REV und KAN1 gegensätzlich reguliert werden. Einige dieser Gene spielen eine Rolle in der Schattenvermeidungsreaktion und wir konnten bereits zeigen, dass dieser Prozess, ebenso wie die Blattpolarisierung, antagonistisch von REV und KAN1 reguliert wird. Da die gegensätzliche Regulation von REV/KAN1-Zielgenen sowohl inhärente als auch adaptive Prozesse beeinflußt deutet dies auf einen 'cross link' zwischen Musterbildungsprozessen und der Antwort auf Umweltreize hin, welcher im Rahmen dieses Antrages untersucht werden soll. Um den Einfluß der HD-ZIPIII und KANADI Gene auf die Blattmorphogenese in variierenden Lichtbedingungen im Detail zu untersuchen, planen wir, Einzel- und Doppelmutanten in Weißlicht und Schattenbedingungen anzuziehen. Verschiedene Entwicklungsparameter werden erhoben und miteinander verglichen. Unsere quantitativen Wachstumsstudien sollen durch Transkriptom-Profiling Experimente komplementiert werden um die gewonnen Daten mit bereits vorhandenen ChIP-Seq Daten vergleichen zu können. Diese Experimente sollen zur Identifizierung von Genen beitragen, die als Folge der Beschattung differentiell reguliert werden und gleichzeitig unter gegensätzlicher Kontrolle des REV/KAN1 Moduls stehen. Die Analyse von Verlustmutanten soll Aufschluß über die Funktion der entsprechenden Gene in sowohl Musterbildungsprozessen als auch adaptiven Entwicklungsprozessen liefern. Darüber hinaus haben unsere bisherigen Studien gezeigt, dass das Auxinbiosynthese-Enzym TRYPTOPHAN AMINOTRANSFERASE OF ARABIDOPSIS1 (TAA1) gegensätzlicher transkriptioneller Regulation durch REV und KAN1 unterliegt. Da TAA1 eine prominente Rolle bei der Schattenvermeidungsreaktion hat, möchten wir durch Entkopplung der REV/KAN1-Regulation des TAA1 Locus zum einen herausfinden, welche Rolle REV/KAN1 bei der Schattenvermeidungsreaktion spielen, zum anderen möchten wir die Funktion von TAA1 bei der Blattentwicklung besser verstehen. Ziel dieses Teilprojektes ist es herauszufinden, wie Licht auf die molekularen Mechanismen der Blattentwicklung wirkt und wie sich die "Musterbildungs-Maschinerie" veränderten Umweltbedingungen anpasst.