Role of Tic40 in Male Sterility in Oilseed Rape
Final Report Abstract
Die Verwendung von Hybridsaatgut resultiert aufgrund des Heterosiseffekts in wesentlichen Ertragssteigerungen gegenüber normalen Saatgut. Männliche Sterilität einer Elternlinie, die durch ein MS-Gen hervorgerufen wird, spielt in diesem Prozess eine wesentliche Rolle. Die Fertilität kann durch ein Restorer Gen wiederhergestellt werden und zusätzlich in Raps durch einen verlängerten Hitzestress während der Entwicklung der Blüte, welches unabhängig vom Restorer ist. Als Restorer war zu Beginn des Vorhabens bereits Tic40 identifiziert worden. Tic40 ist eine Komponente des Proteinimportapparates der Plastiden. Ziel des Vorhabens war auf der einen Seite die Funktion des Restorers in Bezug auf das MS Genprodukt zu verstehen und andererseits die Veränderungen zu analysieren, die bei Hitzestress zur Wiedererlangung der Fertilität der Pollen führen. Für das zweite Ziel wurden Rapspflanzen bei einsetzender Blütenbildung mehrere Tage bei 37°C inkubiert. Aus sehr kleinen Blütenknospen wurden nach Einbettung und Erstellung von Semidünnschnitten Mikrosporen mit Hilfe einer Laser-Mikrodissection-Methode isoliert. Aus den Mikrosporen wurde mRNA isoliert und durch RNA-Seq ein vollständiges Transkriptom erstellt. Es zeigte sich, dass die sterile Rapslinie unter Standardanzuchtbedingungen große Probleme mit der Proteinhomeostase in Plastiden hat, ausgedrückt durch eine starke Expression plastidärer Proteasen und Chaperone. Durch die Hitzebehandlung wurde dieser Effekt erstaunlicherweise revertiert, was zu einer funktionellen Pollenentwicklung führte. Die Wechselbeziehungen zwischen dem Restorer Tic40 und dem MS-Genprodukt konnte noch nicht geklärt werden. Das ist u.a. dadurch bedingt, dass das zu Beginn des Vorhabens bekannte MS-Gen, die Xyloglucan Endotransglycosylase (XTH16) sich als falsch herausstellte. Auch weitere potentielle MS-Gene, die innerhalb der quantitative trait loci Marker lagen, konnten als MS-Gene von uns ausgeschlossen werden. Im Verlauf des Projektes wurde von einer anderen Arbeitsgruppe das wahrscheinlich korrekte MS-Gen identifiziert. Die Arbeiten zur Interaktion von MS und Restorer werden jetzt aus der Grundausstattung weitergeführt.
