Genetische Modulation der ABA-vermittelten Stressantwort in der Gattung Populus

Popko, Jennifer

Genetische Modulation der ABA-vermittelten Stressantwort in der Gattung Populus Das Phytohormon Abscisinsäure (ABA) spielt eine entscheidende Rolle bei der Stressantwort auf Trockenheit und Salinität. Über die Regulation der ABA-Biosynthese im Modellorganismus für Bäume, der Pappel, ist bisher kaum etwas bekannt. Neben der NCED3 wird dem Molybdoenzym Aldehydoxidase (AO) hier eine wichtige Rolle zugesprochen. Die Untersuchung der Regulation der ABA-Synthese durch die AO steht im Fokus dieser Arbeit. Es wird vermutet, dass die ABA-Biosynthese nicht nur in verschiedenen Pflanzenorganen und Entwicklungsstadien unterschiedlich reguliert wird, sondern auch in verschiedenen Spezies. Deshalb trägt diese Arbeit dazu bei, die Regulation der ABA-Synthese im Besonderen für holzige Arten zu klären. Für die Untersuchungen wurden erstmalig transgene P. x canescens-Pflanzen erzeugt, die eine genetische Modulation im letzten Schritt der ABA-Biosynthese besitzen. Es konnten für die AO und ihren Aktivator ABA3 jeweils knock down-Pflanzen mittels RNAi und Überexprimierer erzeugt werden. Auch ein ABA3-Promoterkonstrukt, das GUS als Reportergen enthält, wurde transformiert und regeneriert. Die knock down-Pflanzen und Überexprimierer zeigten morphologisch keine Unterschiede zum Wildtyp. Die AO-Aktivität war in beiden Typen von RNAi-Pflanzen drastisch reduziert, die XDH-Aktivität zusätzlich in den ABA3-RNAi-Linien. Im unbehandelten Zustand war keine Auswirkung auf den ABA-Gehalt der Transformanten zu beobachten. Obwohl sich die AO-Aktivitäten in den Salz- und Trockenstressexperimenten nicht signifikant veränderten, war ein drastischer Anstieg des ABA-Gehaltes, auch in den RNAi-Pflanzen, zu beobachten. Der ABA3-Promoter zeigte keine Induktion unter Salz- und Trockenstress. Diese Ergebnisse indizieren eine geringe Bedeutung der AO bei der ABA-Biosynthese bei Pappel. Möglicherweise wird die Biosynthese in erster Linie durch die NCED kontrolliert oder ein alternativer Pathway über die Reduktion AB-Aldehyd zu AB-Alkohol und anschließende Oxidation zu ABA spielt eine Rolle.

Genetic modulation of ABA mediating stress response in the genus populus The phytohormone abscisic acid (ABA) plays an essential role in stress response to drought and salinity. In the model tree poplar there is hardly anything known about the regulation of ABA-biosynthesis. Besides NCED3, the molybdo-enzyme aldehyde oxidase (AO) is ascribed an important role here. The analysis of regulation of ABA-synthesis via AO is the focus of this work. ABA-synthesis is assumed to be differently regulated in diverse plant organs and states of development, but also in various species. Therefore this work contributes to decipher the regulation of ABA-biosynthesis in woody species. For the first time transgenic P. x canescens plants with a genetic modulation in the last step of ABA-synthesis were generated. For AO and its activator ABA3 knock down plants via RNAi and over-expression plants were produced. An ABA3 promoter construct was also transformed and plants were regenerated. The knock down and over-expression plants showed no morphological differences in comparison to the wild type. AO activity was reduced dramatically in both types of RNAi-plants, XDH activity additionally in the ABA3-RNAi lines. Under non-treated conditions there was no effect on ABA content in the transgenic plants. Although the AO activities in salt and drought stress experiments did not change significantly, a strong increase of ABA content, even in the RNAi plants, was observed. The ABA3 promoter showed no induction through salt and drought stress. The results indicate a minor relevance of AO in ABA-biosynthesis in poplar. Maybe the biosynthesis is primarily controlled via NCED or an alternative pathway through reduction of AB-aldehyde to AB-alcohol and subsequent oxidation to ABA plays a role.

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Popko, Jennifer: Genetische Modulation der ABA-vermittelten Stressantwort in der Gattung Populus. 2010.

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