Histone deacetylases regulating the diurnal transcriptome of maize
Final Report Abstract
Ziel dieses Projekt war es, Enzyme zu identifizieren, die Veränderungen der Genexpression in Mais im Laufe des Tages regulieren. Solche Enzyme sind von erheblichem Anwendungsinteresse, da eine optimale Steuerung der Bildung neuer Proteine im Laufe des Tages für die Produktivität von Nutzpflanzen und deren Nährstoffverbrauch bedeutend ist. Ein Schwerpunkt der Analysen lag auf der Regulation des C4-Pepc-Gens, das für ein wichtiges Protein der Mais-Photosynthese kodiert und in früheren Untersuchungen bereits hinsichtlich seiner Expression im Laufe des Tages charakterisiert worden war. Zur Identifizierung von Regulatoren wurden Kandidatengene über gentechnologische Verfahren in ihrer Expression gestört und die Auswirkung auf die Expression der anderen Maisgene untersucht. Unerwarteterweise traten während der Analyse der genetisch veränderten Pflanzen erhebliche Probleme auf, da sich bereits deren Elternpflanzen erheblich in ihrer allgemeinen Genexpression unterschieden. Damit konnte der spezifische Effekt nach Störung eines bestimmten Kandidatengens kaum ausgemacht werden. Es wurden daher alternative Verfahren zur Identifizierung neuer Regulatoren entwickelt. Durch Bindungsstudien konnte das Protein SRT101 als möglicher Regulator des C4-Pepc-Gens bestimmt werden. Vergleichbare Studien für das Protein HDT103 werden zurzeit durchgeführt. In Ergänzung zu diesen Arbeiten wurde weiterhin analysiert, inwieweit das zuvor für C4-Pepc bestimmte Regulationsmuster auch auf anderen photosynthetischen Genen nachweisbar ist. Erstaunlicherweise waren dieselben Regulationsprinzipien auf verschiedenen Photosynthese-Genen in Mais sowie in anderen Gräsern nachweisbar. Dies weist darauf hin, dass Prinzipien der Regulation bereits früh in der Evolution entwickelt wurden und dann für verschiedene Gene immer wieder dieselben Prinzipien genutzt wurden.
Publications
- (2013) A common histone modification code on C4 genes in maize and its conservation in Sorghum bicolor and Setaria italica. Plant Physiology, 162:456-469
Heimann L, Horst I, Perduns R, Dreesen B, Offermann S, Peterhansel C
(See online at https://doi.org/10.1104/pp.113.216721) - (2013) Signal integration on plant promoters: A case study in maize. Plant Signaling & Behavior, 8:9, e25389
Horst I, Heimann L, Peterhansel C
(See online at https://dx.doi.org/10.4161/psb.25389)
