WWW.THESIS.DISLIB.INFO
FREE ELECTRONIC LIBRARY - Online materials, documents
 
<< HOME
CONTACTS



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |

«Musterbildung im Maisembryo: Klonierung NAM/CUC-Orthologer aus Zea mays L. Inaugural - Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der ...»

-- [ Page 1 ] --

Musterbildung im Maisembryo:

Klonierung NAM/CUC-Orthologer aus Zea mays L.

Inaugural - Dissertation

zur

Erlangung des Doktorgrades

der Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakultät

der Universität zu Köln

vorgelegt von

Roman Zimmermann

aus Köln

Köln 2004

Berichterstatter: Prof. Dr. Wolfgang Werr

Prof. Dr. Martin Hülskamp

Tag der mündlichen Prüfung: 03.02.2005

I

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1 Die Embryogenese in Zea mays im Vergleich zu Arabidopsis

1.2 Molekulare Marker

1.2.1 Adaxiale/abaxiale Organisation im Proembryo

1.2.2 Kn1 markiert meristematische Identität des SAM

1.2.3 ZmSCR markiert zelluläre Identität von Endodermis und ruhendem Zentrum............. 7

1.3 Die NAC Genfamilie

1.3.1 Molekulare Eigenschaften

1.3.2 SAM Initiation und Organseparation in Dikotylen

1.4 Zielsetzung dieser Arbeit

2 Material & Methoden

2.1 Materialien

2.1.1 Chemikalien und Verbrauchsmaterial

2.1.2 Puffer, Lösungen und Medien

2.1.3 Bakterienstämme

2.1.4 Vektoren

2.1.5 Oligonukleotide

2.2 Methoden

2.2.1 Molekularbiologische Standardmethoden

2.2.2 Transformation kompetenter Bakterien

2.2.3 Präparation von Plasmid-DNA

2.2.4 Isolierung von genomischer DNA aus Zea mays

2.2.5 Isolierung von Gesamt-RNA aus Zea mays

2.2.6 Extraktion von mRNA aus Gesamt-RNA

2.2.7 Synthese von cDNA aus mRNA mittels reverser Transkriptase

2.2.8 Polymerase Ketten Reaktion (PCR)

2.2.9 DNA Sequenzierung

2.2.10 Sichtung einer cDNA-Phagenbank

2.2.11 Transfer von DNA auf Membranfilter

2.2.12 Radioaktive Markierung von DNA-Sonden

2.2.13 Hybridisierung von Membran-gebundener DNA

II 2.2.14 Nicht-radioaktive RNA in situ Hybridisierung

2.2.14.1 Gewebefixierung und Einbettung

2.2.14.2 Herstellung der Gewebeblöcke

2.2.14.3 Herstellung der Mikrotomschnitte

2.2.14.4 Präparation der antisense RNA Sonde

2.2.14.5 Hybridisierungsreaktion

2.2.14.6 Waschen der Schnitte

2.2.14.7 Detektion

2.2.14.8 Abstoppen der Reaktion und Schlussbehandlung der Gewebeschnitte............... 30 2.2.14.9 Puffer und Stammlösungen

2.2.15 Detektion von Apoptose mit Hilfe des in situ Cell Death Detection Kits, AP.......... 32 2.2.16 RFLP Kartierung mittels rekombinanter Inzuchtlinien

2.2.17 Nomarsky Mikroskopie

2.2.18 Computerunterstützte Analysen

3. Ergebnisse

3.1 Molekulare Klonierung PhNAM/AtCUC Verwandter aus Zea mays

3.1.1 Sichtung einer embryonalen cDNA-Bank

3.1.2 Sequenzanalyse in Datenbanken

3.2 Phylogenetische Klassifizierung aus Zea mays isolierter NAC Sequenzen

3.2.1 AtCUC3 bildet mit ZmCUC3 eine diskrete Gruppe

3.2.2 PhNAM kommt eine zentrale Stellung innerhalb des Stammbaums zu

3.2.3 Die PhNAM Gruppe zeichnet sich durch Homologien im C-Terminus aus............... 42 3.2.4 ZmNAC4-6 werden weitestgehend unbekannten Vertretern zugeordnet

3.3 Bestimmung von chromosomalen Kartierungspositionen

3.4 NAC Gene liefern Einblicke in frühe Musterbildungsprozesse

3.4.1 ZmNAC4 Expression ist hoch Endosperm-spezifisch

3.4.2 Etablierung des apikalen Sprossmeristems

3.4.2.1 ZmCUC3 und ZmNAM1/2 werden ringförmig um das SAM exprimiert............... 48 3.4.2.2 Kn1 und ZmNAM1 werden im frühen Transitions-Stadium ko-aktiviert............... 50 3.4.2.3 ZmCUC3 Expression markiert die Anlage lateraler Organe

3.4.2.4 ZmCUC3- und ZmNAM1/2 Expression in Infloreszenzen

3.4.3 Entstehung der embryonalen Wurzel

3.4.3.1 ZmSCR wird vor ZmNAC6 zentral im Proembryo aktiviert

3.4.3.2 Die ZmSCR Domäne gibt Lage und Orientierung der ZmNAC6 Domäne vor....... 56 III 3.4.3.3 ZmNAC5/6 markieren zelluläre Identität der Koleorrhiza/Wurzelhaube............... 57 3.4.3.4 Wurzel und Koleorrhiza werden über lokale Zellwandauflösung getrennt........... 58 3.4.4 Vergleichende Analyse der Expressionsmuster von Kn1 und ZmSCR

3.4.4.1 Die Kn1 Domäne ensteht lateral verschoben zu der von ZmSCR

3.4.4.2 Kn1 Expression grenzt Zellen der embryonalen Achse vom Skutellum ab........... 60

4. Diskussion

4.1 Phylogenie aus Zea mays isolierter NAC Sequenzen

4.1.1 ZmCUC3 und ZmNAM1/2 repräsentieren konservierte Linien

4.1.2 ZmNAM1/2 werden wahrscheinlich über miRNAs reguliert

4.2 Charakterisierung embryonaler NAC Genexpressionsmuster

4.2.1 Etablierung des apikalen Sprossmeristems

4.2.1.1 ZmCUC3- und ZmNAM1/2 Muster bestätigen phylogenetische Vorhersagen....... 69 4.2.1.2 Die Initiation des SAM erfolgt unterschiedlich in Mais und Arabidopsis............. 70 4.2.1.3 ZmNAM1 trägt zur Spezifizierung primordialer Zellidentität bei

4.2.2 Anlage der embryonalen Wurzel

4.2.2.1 Zellen des Wurzelmeristems werden vor denen des SAM angelegt

4.2.2.1 ZmNAC5/6 Expression markiert apikal/basale Polarität des Wurzelmeristems..... 73 4.2.2.2 Koleorrhiza und Wurzelhaube werden über lokale Zellwandauflösung getrennt.. 74 4.2.3 Die Kn1 Domäne besitzt eine zentrale Stellung innerhalb der Spross-Wurzel Achse 74 4.2.4 Die Spross-Wurzel Achse wird als Subgruppe des Embryos spezifiziert





4.3 Ausblick

5. Zusammenfassung

6. Abstract

7. Literaturverzeichnis

–  –  –

1. Einleitung Während der Embryogenese wird der Bauplan des Lebens festgelegt. Die endgültige Form des Embryos resultiert aus der koordinierten Steuerung von Musterbildungsprozessen. Als Musterbildung bezeichnet man den Vorgang, durch welchen einzelne Zellen oder Zellgruppen distinkte Entwicklungsprogramme in Abhängigkeit ihrer relativen Lage zueinander erfahren (Jürgens et al., 1991). Höhere Pflanzen wie Zea mays oder Arabidopsis thaliana nehmen hier eine besondere Stellung ein: im Gegensatz zu tierischen Systemen wird nahezu der gesamte Pflanzenkörper nach der Embryogenese gebildet. Die postembryonale Entwicklung geht dabei auf zwei, an gegenüberliegenden Polen des Embryos angelegte Meristeme zurück. Die apikalen Meristeme erhalten über den gesamten Lebenszyklus der Pflanze ein Reservoir an Stammzellen als ultimative Quelle für die Anlage neuer Organe (Weigel und Jürgens, 2002). Das apikale Wurzelmeristem bildet die Primärwurzel und das laterale Wurzelsystem; oberirdische Organe wie Stamm, Blätter, Seitentriebe und Blüten haben ihren Ursprung im sprossapikalen Meristem (SAM). Einblicke in embryonale Musterbildungsprozesse, wie beispielsweise der Etablierung des SAM, liefern also einen bedeutenden Beitrag zum Grundverständnis pflanzlicher Entwicklung.

1.1 Die Embryogenese in Zea mays im Vergleich zu Arabidopsis

Monokotyle und Dikotyle, als die beiden Klassen der Angiospermen, zeichnen sich durch wesentliche Unterschiede in der Grundorganisation des Embryos aus. Ein signifikanter Unterschied besteht in der Position, an der das embryonale SAM angelegt wird. Während es in Dikotylen von den beiden Keimblättern (Kotyledonen) am apikalen Pol des Embryos symmetrisch flankiert wird, entwickeln Monokotyle ein singuläres Keimblatt (Skutellum), das das Sprossmeristem überwächst und in eine seitliche Lage drängt (Haccius, 1952; Baude, 1956). Möglicherweise besteht dabei ein kausaler Zusammenhang zwischen der Anlage des SAM an lateraler Position der adaxialen Sposs-Wurzel Achse und der Ausbildung des Skutellums an der gegenüberliegenden, abaxialen Seite des Embryos (van Lammeren, 1986).

Im Gegensatz zur Dikotylen Arabidopsis ist beispielsweise der Kenntnistand über die ZelltypSpezifizierung im Maisembryo eher rudimentär. Erkenntnisse über embryonale Entwicklungsprozesse beruhen hier weitestgehend auf histologischen Studien (Randolph, 1936; Abbe und Stein, 1954). Aufeinander folgende Entwicklungs-Stadien der Embryogenesen in Arabidopsis und Zea mays sind in Abbildung 1A bzw. 1B dargestellt.

1. Einleitung 2 Abb.1: A: Embryogenese in Arabidopsis thaliana. Der Farbcode und die Verbindungslinien geben an, aus welchen Zellen des frühen Embryos entsprechende Strukturen des Keimlings hervorgehen (modifiziert nach Laux, 2004).

B: Embryonale Entwicklung in Zea mays und Anordnung im Maiskorn (nach Randolph, 1936). Spätere Stadien werden nach der Anzahl angelegter Blattprimordien bezeichnet. Exemplarisch sind Laubblatt-Stadium I,II und V gezeigt.

aZ/bZ: apikale/basale Zelle; aD/zD: apikale/zentrale Domäne; Hy: Hypophyse; Su: Suspensor;

lZ:linsenförmige Zelle: Kt: Kotyledon; SAM: sprossapikales Meristem; Hk: Hypokotyl; Wz: Wurzel; rZ:

ruhendes Zentrum; Wh: Wurzelhaube; Ep: Embryo proper; Kol: Koleoptile; L1: erstes Laubblatt; Krz:

Koleorrhiza; Sk: Skutellum; Al: Aleuronschicht; Pk: Perikarp; Em: Embryo; ESR: embryo surrounding region; bT: basale Transferschicht; Pl-Ch: Plazento-Chalaza; PT: Phloem Terminal.

1. Einleitung 3 Die Embryogenese in Arabidopsis wird nachfolgend gemäß Johri et al. (1992) beschrieben.

Die Maisembryogenese wird basierend auf den histologischen Studien von Randolph (1936) vorgestellt. Entwicklungs-Stadien werden dabei nach dem von Abbe und Stein (1954) entwickelten Schema eingeteilt.

In beiden Spezies streckt sich die Zygote nach der Befruchtung in Richtung der zukünftigen apikal-basalen Achse. In Arabidopsis wird nach 10-12 Stunden und in Zea mays nach etwa 40 Stunden die Embryogenese gleichermaßen durch die asymmetrische Teilung der Zygote in eine kleine apikale und eine größere basale Zelle eingeleitet.

Im Gegensatz zu Mais folgt die frühe embryonale Entwicklung in Arabidopsis einem regelmäßigen, vorhersagbaren Zellteilungsmuster (Mansfield und Briarty, 1991; Jürgens und Mayer, 1994). Diese Art der Musterbildung nimmt innerhalb des Pflanzenreiches eher eine Ausnahmestellung ein und ist lediglich für Vertreter der Brassicaceae charakteristisch (Johri et al., 1992). Die apikale Zelle durchläuft zuerst zwei senkrechte, dann eine waagerechte Furchungsteilung, wodurch ein 8-zelliger Proembryo (Oktant) entsteht, der in 2 Lagen organisiert ist. Aus der oberen Lage gehen im weiteren Verlauf vor allem die Kotyledonen und das SAM, aus der unteren Lage das Hypokotyl und die Wurzel hervor. Aus der basalen Zelle entsteht durch wiederholte horizontale Teilungen ein Faden aus etwa 6-9 Zellen. Die an den Proembryo des Oktant-Stadiums angrenzende Zelle wird zur Hypophyse, die übrigen Zellen bilden den Suspensor. Die Hypophyse kann als die Gründerzelle der basalen Region des Embryos angesehen werden: während des globulären Stadiums teilt sie sich asymmetrisch in eine obere linsenförmige und eine größere trapezoidförmige Zelle. Aus der linsenförmigen Zelle geht das ruhende Zentrum des Wurzelmeristems hervor; aus der trapezoidförmigen entstehen die Initialen der Wurzelhaube. Zwischen Oktant- und Herzstadium werden durch eine Abfolge radialer Zellteilungen innerhalb des Embryo propers von außen nach innen konzentrische Zellschichten angelegt, die sich in Protoderm, Grundgewebe, prospektives Perizykel und Vorläuferzellen von Phloem und Xylem aufteilen. Am apikalen Pol entsteht im späten globulären Stadium zentral das SAM, welches im triangulären Stadium von den Keimblattprimordien symmetrisch flankiert wird. Der grundlegende Organisation des Embryos ist mit der Anlage der Kotyledonen und dem damit verbundenen Übergang von einer radiär symmetrischen, globulären zu einer bilateral symmetrischen, annähernd herzförmigen Gestalt weitestgehend abgeschlossen. Im Torpedo-Stadium wird der radiale Aufbau durch die Aufteilung des Grundgewebes in Kortex und Endodermis vervollständigt.

1. Einleitung 4 Die Grundgestalt des Arabidopsis Embryos wird demnach über ein stereotypes, vorhersagbares Zellteilungsmuster etabliert und kann auf einzelne Zellen des frühen Embryos zurückverfolgt werden.

Dies ist in Zea mays histologisch nicht möglich. Nach der asymmetrischen Teilung der Zygote gehen hier über zufällig erscheinende, ungerichtete Zellteilungen (Randolph 1936;

Poethig et al., 1986) aus der apikalen Zelle die zytoplasmareicheren Zellen des Embryo propers hervor. Diese stellen einen vielzelligen (flächigen) Übergang zu den sich ebenfalls ungerichtet teilenden, stärker vakuolisierten Zellen des Suspensors (Randolph 1936; van Lammeren 1986). Embryo proper und Suspensor bilden zusammen den Proembryo, in welchem etwa am 5. Tag nach der Befruchtung (DAP-days after pollination) protodermale Zellen histologisch von darunterliegenden Zellschichten unterscheidbar sind (Randolph, 1936).



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 12 |


Similar works:

«Curriculum Vitae Dott. Andrea Saladino Il dott. Andrea Saladino è neurochirurgo presso la Fondazione Istituto Neurologico C. Besta di Milano, dove svolge la propria attività in qualità di Collaboratore Coordinato e Continuativo presso la prima divisione di Neurochirurgia. Immediatamente dopo la laurea (2004) ha vinto il concorso per la Scuola di Specializzazione in Neurochirurgia dell’Università degli Studi di Milano e si è formato professionalmente presso i principali Dipartimenti di...»

«Corrigé Corrected CR 2013/28 * International Court Cour internationale of Justice de Justice THE HAGUE LA HAYE YEAR 2013 Public sitting held on Tuesday 5 November 2013, at 10 a.m., at the Peace Palace, President Tomka presiding, in the cases concerning Construction of a Road in Costa Rica along the San Juan River (Nicaragua v. Costa Rica); Certain Activities carried out by Nicaragua in the Border Area (Costa Rica v. Nicaragua) VERBATIM RECORD ANNÉE 2013 Audience publique tenue le mardi 5...»

«RTFO Guidance Part Three: Guidance for Verifiers Version 4.5 consultation version, November 2011 The Department for Transport has actively considered the needs of blind and partially sighted people in accessing this document. The text will be made available in full on the Department’s website in accordance with the W3C’s Web Content Accessibility Guidelines. The text may be freely downloaded and translated by individuals or organisations for conversion into other accessible formats. If you...»

«Smart Vending Anywhere System Solution For UTILITY COMPANY SHENZHEN INHEMETER CO., LTD Smart Vending Anywhere System Solution CONTENTS 1. System Introduction 1.1 Smart Vending System Diagram 1.2 Vending Solution 1.3 System Structure 2. Smart Vending Anywhere (SMARTvend) 2.1 System Introduction 2.2 System Features 2.3 System Server 2.4 Vending Station 2.5 Third Party Data Interface 2.6 Compatibility and Expansibility 2.7 Load bearing Capacity 2.8 Transaction capacity 2.9 Report Export 2.10 The...»

«Tecumseh Trail Guide FROM THE HOOSIER HIKERS COUNCIL CONTENTS Contents Overview Maps Planning Your Trip Camping and Lodging along the Trail Water Directions to Access and Parking Trail Shuttles Nearby Camping and Lodging OVERVIEW The Hoosier Hikers Council built the Tecumseh Trail between 1998 and 2002. It is a 42-mile linear path beginning at the headquarters of MorganMonroe State Forest, which is about 5 miles south of Martinsville along SR 37. It continues through Yellowwood State Forest,...»

«1 PREDICTIVE ANALYTICS FOR STUDENT SUCCESS: Developing Data-Driven Predictive Models of Student Success Final Report University of Maryland University College January 6, 2015 A Research Project Funded by the Kresge Foundation Table of Contents EXECUTIVE SUMMARY SECTION 1: INTRODUCTION Grant Partnership Objectives and Milestones SECTION 2: LITERATURE REVIEW Theoretical Models of Community College Transfer Student Performance Educational Data Mining Predicting Transfer Students’ First-Term GPA...»

«STONE FACES AND TRANSPARENT VEILS Hessa AlBader Tutors Mark Campbell Pier Vittorio Aurilli & Maria Shéhérazade Giudici HOW DO YOU FACE A CAMERA? Mark, Garanger; Femmes Algériennes 1960, Atlantica (2002) Mark, Garanger; Femmes Algériennes 1960, Atlantica (2002) Mark, Garanger; Femmes Algériennes 1960, Atlantica (2002) Mark, Garanger; Femmes Algériennes 1960, Atlantica (2002) Mark, Garanger; Femmes Algériennes 1960, Atlantica (2002) Mark, Garanger; Femmes Algériennes 1960, Atlantica...»

«February 2, 2012 University of British Columbia 8:30 a.m. to 2:30 p.m. BOARD OF GOVERNORS UBC Vancouver Arbutus Room MINUTES Ponderosa Centre In Attendance: Board Members Administration Chancellor Sarah Morgan-Silvester Ms. Lisa Castle Mr. Bill Levine, Chair Dr. Louise Cowin President Stephen Toope Dr. David Farrar Ms. Theresa Arsenault Mr. Stephen Owen Ms. Shannon Dunn Dr. Doug Owram Ms. Anne-Marie Fenger Mr. Hubert Lai Mr. Robert Fung Ms. Reny Kahlon Dr. Nassif Ghoussoub Mr. Sean Heisler Dr....»

«A Java Extension With Support for Dimensions André van Delft Published in Software Practice and Experience 29(7), Wiley, 1999 Summary We present an extension to the Java language with support for physical dimensions and units of measurement. This should reduce programming errors in scientific and technological areas. We discuss various aspects of dimensions and units, and then design principles for support in programming languages. An overview of earlier work shows that some language...»

«1961-24 Criminal Procedure INDICTMENT RULES Subsidiary Rules made under s.142. 1978/034 INDICTMENT RULES (LN. 1978/034) 27.4.1978 Amending enactments Relevant current Commencement provisions date None ARRANGEMENT OF RULES. Rule 1. Title. PART I. APPLICATIONS FOR CONSENT TO PREFERMENT OF INDICTMENTS. 2. Form of application. 3. Supporting documents. 4. Supporting statements. 5. Attendance. 6. Duty to make depositions available. PART II. FORM AND CONTENTS OF INDICTMENTS 7. Material for...»

«PRELIMINARY – Comments welcome Prediction Markets Justin Wolfers Eric Zitzewitz Stanford GSB and NBER Stanford GSB jwolfers@stanford.edu ericz@stanford.edu www.stanford.edu/people/jwolfers http://faculty-gsb.stanford.edu/zitzewitz This Draft: November 19, 2003 Abstract We analyze the extent to which simple markets can be used to aggregate disperse information into efficient forecasts of unknown future events. Drawing together data from a range of prediction contexts, we show that...»

«THE SENATE AN INFORMATION LEAFLET FOR STAFF AND STUDENT UNION REPRESENTATIVES July 2013 UNIVERSITY OF ULSTER COMMITTEE STRUCTURE CHART 2013/14 SENIOR EXECUTIVE COUNCIL TEAM SENATE Joint Committees Research Ethics Remuneration Organisational Audit Resources Development Honorary Degrees Disciplinary Committee Nominations / Appeal Board Boards of Teaching & Library, Academic Research and Educational Faculty Boards Information & Development & Innovation (RIC) Partnerships & Examiners Learning (TLC)...»





 
<<  HOME   |    CONTACTS
2017 www.thesis.dislib.info - Online materials, documents

Materials of this site are available for review, all rights belong to their respective owners.
If you do not agree with the fact that your material is placed on this site, please, email us, we will within 1-2 business days delete him.