Comparative ROXY analysis in Arabidopsis and the basal land plants Physcomitrella and Marchantia
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Glutaredoxine (GRX) sind kleine, ubiquitäre Oxidoreduktasen, über die bislang bekannt war, dass sie an Redox-abhängigen Prozessen bei der Stressantwort beteiligt sind. Interessanterweise haben wir gezeigt, dass die CC-Typ GRX ROXY1 und ROXY2 an Prozessen in der Blütenentwicklung wie der Ausprägung der Blütenblätter und der Mikrosporogenese beteiligt sind und dass diese GRX exklusiv nur in Landpflanzen vorkommt. In dem Moos Marchantia polymorpha existieren zwei ROXY Gene, wohingegen 21 ROXYs in Arabidopsis thaliana vorkommen. Nur diese GRX Gruppe expandierte während der Landpflanzenevolution stark, was darauf hindeutet, dass CC-Typ GRX zu der Ausbildung von immer komplexeren Pflanzenbauplänen beigetragen haben. Marchantia ist ein neu etablierter Modellorganismus für die Analyse von basalen Landpflanzen. Die meisten Genfamilien der Angiospermen kommen bereits in Marchantia vor, jedoch mit einer geringen Genanzahl, wodurch störende Redundanzeffekte bei Funktionsanalysen vermieden werden können. MpROXY1/2 Proteine verfügen über den wichtigen C-Terminus, für den wir nachweisen konnten, dass er die Interaktion mit ihren Zielproteinen, den TGA Transkriptionsfaktoren, vermittelt. Komplementationsstudien der roxy1 Arabidopsis Mutante haben gezeigt, dass die biochemische MpROXY1/2 Aktivität wahrscheinlich über 450 MJ konserviert ist. Durch vergleichende Promoteranalysen wurde die Marchantia-Transformationstechnik optimiert und weiterhin eine TALEN-vermittelte Genom-Editierungsmethode zur Herstellung von Verlustmutanten etabliert und damit MpROXY Überexpressions- und Verlustmutanten generiert, die Abweichungen von der Wildtyp-Entwicklung zeigen. MpROXY Proteine interagieren mit MpTGA Proteinen im Zellkern, was ermöglicht, die ursprüngliche und wahrscheinlich konservierte Funktion der ROXY Proteine im Zellkern zu analysieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011) The ROXY1 C-terminal L**LL motif is essential for the interaction with TGA transcription factors. Plant Physiol. 157, 2056-2068
Li S., Gutsche N. and Zachgo S.
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(2013) TCP3 interacts with R2R3-MYB proteins, promotes flavonoid biosynthesis and negatively regulates auxin response in Arabidopsis thaliana. The Plant Journal 76, 901-913
Li S. and Zachgo S.
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(2014) Comparison of the MpEF1α and 35S promoters for application in Marchantia polymorpha overexpression studies. Transgenic Research 23, 235-244
Althoff F., Kopischke S., Zobell O., Ide K., Ishizaki K., Kohchi T. and Zachgo S.
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(2015) Microtubule dynamics of the centrosome-like polar organizers from the basal land plant Marchantia polymorpha, New Phytologist 209, 999-1013
Buschmann H., Holtmannspötter M., Borchers A., O’Donoghue M.T., Zachgo S.
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(2016) Identification of miRNAs and their targets in the liverwort Marchantia polymorpha by integrating RNA-Seq and degradome analyses. Plant Cell Physiol. 57, 339-58
Lin P.C., Lu C.W., Shen B.N., Lee G.Z., Bowman J.L., Arteaga-Vazquez M.A., Liu L.Y., Hong S.F., Lo C.F., Su G.M., Kohchi T., Ishizaki K., Zachgo S., Althoff F., Takenaka M., Yamato K.T., Lin S.S.
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(2016) The naming of names: guidelines for gene nomenclature in Marchantia. Plant Cell Physiol. 57, 257-61
Bowman J.L., Araki T., Arteaga-Vazquez M.A., Berger F., Dolan L., Haseloff J., Ishizaki K., Kyozuka J., Lin S.S., Nagasaki H., Nakagami H., Nakajima K., Nakamura Y., Ohashi-Ito K., Sawa S., Shimamura M., Solano R., Tsukaya H., Ueda T., Watanabe Y., Yamato K.T., Zachgo S., Kohchi T.
