Dokument: Studies on the role of the Arabidopsis thaliana LATERAL ORGAN BOUNDARY DOMAIN (LBD) gene family
| Titel: | Studies on the role of the Arabidopsis thaliana LATERAL ORGAN BOUNDARY DOMAIN (LBD) gene family | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=20257 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20120112-093025-5 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Englisch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Rast, Madlen [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter] Dr. Schubert, Daniel [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | The LATERAL ORGAN BOUNDARY DOMAIN (LBD) genes encode plant-specific DNA binding transcription factors. In A. thaliana, the LBD gene family is composed of 43 members. During the last years substantial progress has been made in uncovering the regulatory roles of LBD transcription factors and the LBD family members have been implicated in a variety of developmental processes. In this study, reverse genetic approaches were carried out in order to learn more about LBD gene functions. A functional characterization by phenotypic
analysis of LBD gain and loss-of-function mutants turned out to be difficult, as LBD proteins contribute to complex regulatory networks. The results of this work show that the LBD family member JAGGED LATERAL ORGANS (JLO) is an important regulator of patterning processes in Arabidopsis. This is demonstrated by an aberrant embryonic development, defective lateral organ formation and separation, altered root architecture and a premature arrest of root and shoots meristem activity in jlo mutants. Some of these phenotypic aspects could be traced back to impaired auxin transport and signal transduction. Genetic studies, gene expression analyses and exogenous auxin treatment implicated a role for JLO in the transcriptional regulation of the auxin receptor TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE 1 (TIR1). Reduced TIR1 expression in jlo mutants causes a stabilization of the Aux/IAA protein BODENLOS (BDL). The failure to release the ARF transcription factor MONOPTEROS (MP) from BDL repression is partially the cause for a misexpression of several auxin regulated genes in jlo mutants. These genes comprise members of the PINFORMED (PIN) and PLETHORA (PLT) family as well as AUXIN RESISTANT1 (AUX1) and WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 5 (WOX5). Therefore, JLO can be considered to be a central regulator of auxin signaling and distribution during Arabidopsis development. Furthermore, JLO was found to repress the expression of the class I KNOX genes SHOOT MERISTEMLESS (STM) and BREVIPEDICELLUS (BP) in lateral organs. Interaction studies and double mutant analyses provide evidence that JLO thereby acts in homomeric as well as in heteromeric complexes with ASYMMETRIC LEAVES 2 (AS2), another LBD protein. Moreover, AS2 can mediate an interaction between JLO and ASYMMETRIC LEAVES1 (AS1). This trimeric protein complex acts to promote organ development through restriction of BP expression from lateral organs. Interestingly, JLO and AS2 also jointly contribute to the regulation of PIN genes in roots. Again, both proteins function in a heteromeric complex, but also independently from each other. This indicates that JLO and AS2 act in a combinatorial fashion. Both LBD proteins integrate the regulation of KNOX expression with the control of hormonal signaling. In further studies, LBD31 was identified to interact with JLO as well as with AS2. This result opens up the possibility for different or higher order LBD complexes in Arabidopsis.Die LATERAL ORGAN BOUNDARY DOMAIN (LBD) Gene kodieren pflanzenspezifische DNA-bindende Transkriptionsfaktoren. In A. thaliana besteht die LBD Genfamilie aus 43 Mitgliedern. In den letzten Jahren konnten große Fortschritte in der Aufdeckung der regulatorischen Funktionen von LBD Transkriptionsfaktoren verzeichnet werden und LBD Familienmitglieder wurden in eine Reihe verschiedenster Entwicklungsprozesse einbezogen. In dieser Studie wurde die Methode der reversen Genetik gewählt, um mehr Einblick in die LBD Genfunktionen in Arabidopsis zu erhalten. Eine funktionelle Charakterisierung durch die phänotypische Analysen von LBD Überexpressions,- und Funktionsverlustmutanten war dabei schwierig, da LBD Proteine in komplexen regulatorischen Netzwerken wirken. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass das LBD Familienmitglied JAGGED LATERAL ORGANS (JLO) ein wichtiger Regulator von Musterbildungsprozessen in Arabidopsis ist. Dies zeigt sich in einer fehlerhaften Embryonalentwicklung, Defekten in der Bildung und Separierung lateraler Organe, einer veränderten Wurzelarchitektur, sowie einem vorzeitigen Arrest des Wurzel- und Sproßapikalmeristems. Einige dieser phänotypischen Aspekte konnten auf eine Störung der Auxinverteilung und Signaltransduktion zurückgeführt werden. Genetische Studien, Expressionsanalysen sowie externe Behandlung mit Auxin zeigten, dass JLO die Transkription des Auxinrezeptors TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE 1 (TIR1) reguliert. Die reduzierte TIR1 Expression in jlo Mutanten führt zu einer Stabilisierung des Aux/IAA Proteins BODENLOS (BDL). Dadurch wird die Funktion des Transkriptionsfaktors MONOPTEROS (MP) durchgehend von BDL inhibiert, was zum Teil der Grund für eine Fehlexpression verschiedener auxinregulierter Gene in jlo Mutanten ist. Diese Gene umfassen Mitglieder der PINFORMED (PIN) und PLETHORA (PLT) Familien sowie AUXIN RESISTANT1 (AUX1) und WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX 5 (WOX5). Daher kann JLO als ein zentraler Regulator der Auxin-Signaltransduktion und Verteilung in der Entwicklung von Arabidopsis betrachtet werden. Desweiteren konnte gezeigt werden, dass JLO die Expression der Klasse I KNOX Gene SHOOT MERISTEMLESS (STM) und BREVIPEDICELLUS (BP) in lateralen Organen reprimiert. Interaktionsstudien und Doppelmutantenanalysen zeigten, dass JLO dabei in homomeren und heteromeren Proteinkomplexen mit ASYMMETRIC LEAVES 2 (AS2) agiert, einem weiteren LBD Protein. Ferner wurde gezeigt, dass AS2 eine Interaktion zwischen JLO und ASYMMETRIC LEAVES 1 (AS1) vermittelt. Dieser trimere Komplex begünstigt die Organentwicklung durch die Repression von BP in lateralen Organen. Interessanterweise sind JLO und AS2 ebenfalls gemeinsam an der Regulation von PIN Genen in der Wurzel beteiligt. Auch hier wirken beide Proteine in einem Komplex, aber auch separat voneinander. Dies deutet daraufhin, dass JLO und AS2 in einer kombinatorischen Weise wirken. Beide LBD Proteine verbinden dabei die Regulation von KNOX Genexpression mit der Kontrolle von hormonellen Signalen. In weiteren Interaktionsstudien wurde LBD31 als ein Interaktionspartner von JLO, sowie von AS2 identifiziert. Dies eröffnet die Möglichkeit, dass verschiedene oder größere LBD Proteinkomplexe in Arabidopsis existieren. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Genetik | |||||||
| Dokument erstellt am: | 12.01.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.01.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 24.08.2011 | |||||||
| Datum der Promotion: | 29.09.2011 |
