Untersuchung entwicklungsspezifischer Gibberellin-Signalwege in Cucurbita maxima L.

Knop, Nicole

Das Phytohormon Gibberellin (GA) reguliert viele unterschiedliche Schritte der Entwicklung höherer Pflanzen, einschließlich dem Wachstum und der Blütenentwicklung. Frühere Untersuchungen von Kürbis (Cucurbita maxima L.) zeigten, dass wichtige Enzyme der Gibberellin-Biosynthese in Keimlingswurzeln und den Organen männlicher Blüten unbekannt sind. Im Rahmen dieser Arbeit konnten drei bisher unbekannte 2-Oxoglutarat-abhängige Gibberellin-Dioxygenasen (CmGA20ox4, CmGA3ox4, CmGA2ox3) in 7d alten Wurzelspitzen identifiziert werden. Diese weisen eine für die jeweilige Multigenfamilie spezifische enzymatische Aktivität auf und sind neben anderen Gibberellin-Signalweg-Genen (Gibberellin-Dioxygenasen: CmGA7ox, CmGA20ox3, CmGA3ox3, CmGA2ox1, CmGA2ox2; Gibberellin-Rezeptoren: CmGID1a, CmGID1b; Repressoren: CmGAIPa, CmGAIPb) in Keimlingen und männlichen Blüten der monözischen Art Cucurbita maxima expremiert. Dabei ist während der Keimlingsentwicklung die Expression der CmGA20ox4 und der CmGA3ox4 auf die Wurzelorgane beschränkt, wogegen Transkripte der CmGA20ox3 und der CmGA3ox3 vorwiegend im Hypokotyl vorkommen. Transkripte der Rezeptoren liegen dagegen neben den Wurzelorganen auch in dem Hypokotyl und der Sprossspitze vor. Dieses Expressionsmuster deckt sich dabei mit den durch Hemmstoffversuchen ermittelten Orten der Gibberellin-Wirkung in Kürbiskeimlingen. In der sich entwickelnden männlichen Kürbisblüte konnten die Transkripte der CmGA20ox3, CmGA20ox4 und CmGA3ox4 in den Stamina nachgewiesen werden, wobei das Expressionsmuster mit dem Gehalt endogener Gibberelline, die vorwiegend in diesem Organ vorkommen, korreliert. Die drei bekannten Gibberellin 2-Oxidasen sind dagegen in der sich entwickelnden Blüte gering und in der geöffneten Blüte hoch expremiert und lassen auf einen temporären Einfluss des physiologisch aktiven Gibberellins, welches ein Maximum vor der Blütenöffnung besitzt, schließen.

The plant hormone gibberellin (GA) regulates several developmental processes of higher plants, including growth and flower development. Previous studies of pumpkin (Cucurbita maxima L.) showed that key enzymes involved in gibberellin biosynthesis are unknown in seedling roots and male flowers. In this work, three up to now unknown 2-oxoglutarate-dependent gibberellin dioxygenases (CmGA20ox4, CmGA3ox4, CmGA2ox3) were identified in 7d old root tips. The new gibberellin dioxygenases show an enzymatic activity similar to that of the respective multigene family and they are expressed in seedlings and male flowers of monoecious pumpkin in addition to other genes of gibberellin signalling (gibberellin dioxygenases: CmGA7ox, CmGA20ox3, CmGA3ox3, CmGA2ox1, CmGA2ox2; gibberellin receptors: CmGID1a, CmGID1b; repressors: CmGAIPa, CmGAIPb). The expression of CmGA20ox4 and CmGA3ox4 is limited to the root organs during seedling development, whereas transcripts of CmGA20ox3 and CmGA3ox3 occur mainly in the hypocotyl. Transcripts of the receptors are present in the root organs, in the hypocotyl and the shoot tip. This expression pattern is consistent with the places of gibberellin action in pumpkin seedlings as determined by inhibitor experiments. In developing male flowers transcripts of CmGA20ox3, CmGA20ox4 and CmGA3ox4 were detected in stamens, and its expression pattern correlates well with endogenous GA levels that are mainly found in this organ. In contrast, transcripts of the three known gibberellin 2-oxidases are low in developing flowers and high after flower opening. This suggests a temporary effect of the bioactive gibberellin, which has a maximum before flower opening.

Vorschau

Zitieren

Zitierform:

Knop, Nicole: Untersuchung entwicklungsspezifischer Gibberellin-Signalwege in Cucurbita maxima L.. 2011.

Zugriffsstatistik

Gesamt:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:
12 Monate:
Volltextzugriffe:
Metadatenansicht:

Details anzeigen

Rechte

Nutzung und Vervielfältigung:
Alle Rechte vorbehalten

Export