Dokument: Molekulare Evolution der C4-Phosphoenolpyruvat-Carboxylase in den Gattungen Flaveria (Asteraceae) und Alternanthera (Amaranthaceae)

Titel:	Molekulare Evolution der C4-Phosphoenolpyruvat-Carboxylase in den Gattungen Flaveria (Asteraceae) und Alternanthera (Amaranthaceae)
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2259
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20030123-000259-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Gowik, Udo [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 44,98 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Westhoff, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Bühnemann, Hans [Gutachter]
Stichwörter:	Flaveria, Alternanthera, C4-Photosynthese , Phosphoenolpyruvat-Carboxylase, cis-regulatorische Elemente, Enzymkinetik, Flaveria-Transformation
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	C4-Pflanzen haben sich aus C3-Pflanzen entwickelt. Im Verlauf der Evolution zur C4-Photosynthese wurden die kinetischen Eigenschaften der beteiligten Enzyme und die Expressionsmuster der sie kodierenden Gene verändert. Eines der Schlüsselenzyme der C4-Photosynthese ist die Phosphoenolpyruvat-Carboxylase. Die Expression der PEP-Carboxylase-Gene ist in den Blättern von C4-Pflanzen deutlich höher als in den Blättern von C3-Pflanzen und auf die Mesophyllzellen beschränkt. Diese strikte Kompartimentierung ist für die effiziente Funktion der C4-Photosyntehese entscheidend. Typisch für die C4-PEP-Carboxylasen ist eine, verglichen mit nicht-photosynthetischen PEP-Carboxylasen, erhöhte Bindekonstante für das Substrat PEP und eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber dem Aktivator Glucose-6-Phosphat. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die molekularen Veränderungen untersucht, die zu den C4-typischen Eigenschaften der C4-PEP-Carboxylasen in den Gattungen Flaveria und Alternanthera geführt haben. In beiden Gattungen existieren neben C3- auch C4- und C3/C4-intermediäre Pflanzen, daher war eine vergleichende Analyse von orthologen Genen aus Pflanzen mit unterschiedlichen photosynthetischen Eigenschaften möglich. Im distalen Bereich der 5´-flankierenden Region des C4-PEP-Carboxylase-Gens aus Flaveria trinervia (C4) konnte ein 41bp-Fragment identifiziert werden, dass für die mesophyllspezifische Expression des Gens verantwortlich ist. Ein Vergleich dieses Bereichs mit den entsprechenden Bereichen aus den orthologen PEP-Carboxylase-Genen aus F. bidentis (C4), F. vaginata (C4-ähnlich) und F. pringlei (C3) ergab, dass sich in den Promotoren aus den C4- und C4-ähnlichen Pflanzen eine Insertion von vier Basenpaaren findet, die im C3-Gen aus F. pringlei fehlt. Durch diese Insertion wird damit wahrscheinlich ein cis-regulatorisches Element gebildet, das für die mesophyllspezifische Expression der C4-PEP-Carboxylase-Gene in Flaveria verantwortlich ist. Bei Versuchen die "floral Dip"-Methode zur Transformation von F. bidentis und F. trinervia zu etablieren konnten keine transgenen F. bidentis wohl aber transgene F. trinervia-Pflanzen hergestellt werden. Es ist somit zum ersten Mal gelungen F. trinervia zu transformieren. Durch die Analyse von rekombinanten PEP-Carboxylase-Proteinen aus Alternanthera pungens (C4), A. tenella (C3/C4) und A. sessilis (C3) konnte die Bedeutung eines Alanin zu Serin Austauschs, in der C-terminalen Region des Enzyms, für die C4-typischen PEP-Carboxylase-Eigenschaften bestätigt werden. Durch weitere Untersuchungen konnte die Existenz einer PEP-Carboxylase-Genfamilie mit drei Genklassen in Alternanthera nachgewiesen werden. Es stellte sich außerdem heraus, dass die untersuchten PEP-Carboxylase-Proteine von Genen der gleichen Genklasse, also orthologen Genen, kodiert werden.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	23.01.2003
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	23.01.2003
Datum der Promotion:	23.01.2003