Zellschicksale in der frühen Embryogenese von Arabidopsis
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Während der Embryonalentwicklung werden aus einer einzelnen Zelle, der befruchteten Eizelle, verschiedene Zelltypen in räumlich geordneter Weise erzeugt. Um dies zu erreichen, müssen regulatorische Gene, die ihrerseits eine ganze Batterie von Zielgenen regulieren und so den Zelltyp bestimmen, an den jeweils richtigen Stellen exprimiert werden. Wie die räumliche Expression von regulatorischen Genen im sich entwickelnden Pflanzenembryo reguliert wird, ist nicht verstanden. Im Projekt wurde dieses Problem exemplarisch an zwei Genen von Arabidopsis untersucht, von denen ML1 für die Entwicklung der Epidermis und WUS für die Entwicklung des Sprossmeristems wichtig sind. Um regulatorische Sequenzen zu erfassen, wurden die Promotoren dieser Gene und davon abgeleitete Fragmente jeweils mit einem Reportergen fusioniert, das die Kerne der exprimierenden Zellen stark fluoreszieren lässt. Die so hergestellten Genkonstrukte wurden an transgenen Arabidopsis-Embryonen auf ihr räumliches Expressionsmuster während der Entwicklung untersucht. Es zeigte sich, dass die Promotorbereiche sehr komplex aus verschiedenen, teils redundanten cis-regulatorischen Elementen aufgebaut sind, die jeweils die Expression des Gens in bestimmten räumlichen Domänen regulieren, und dass die Überlagerung dieser einzelnen Domänen das Gesamtmuster der Genexpression ergibt. In dieser Hinsicht wurde der Promotorbereich des ML1 Gens sehr detailliert untersucht. Einzelne kurze Fragmente können nun verwendet werden, um die daran bindenden, für die Expression verantwortlichen Transkriptionsfaktoren zu isolieren. Für das andere Gen, WUS, wurden überhaupt erstmals Promotorfragmente identifiziert, die die richtige räumliche Expression in wenigen Zellen ab einem frühen Stadium der Embryogenese ermöglichen. Mit diesem neuen fluoreszierenden Reporterkonstrukt war es möglich, die Wirkungsweise eines anderen Gens für die Entwicklung des Sprossmeristems im Embryo zu analysieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2007). Transcriptional regulation of epidermal cell fate in the Arabidopsis embryo. Development 134, 1141-1150
Takada S, Jürgens G
- (2008). Vascular signalling mediated by ZWILLE potentiates WUSCHEL function during shoot meristem stem cell development in the Arabidopsis embryo. Development 135,2839-2843
Tucker MR, Hinze A, Tucker EJ, Takada S, Jürgens G, Laux T
