Zellteilungsregulation meristematischer Wurzelzellen (Tabak BY-2) durch Phytohormone und Zucker

Titelangaben

Hartig, Katja:
Zellteilungsregulation meristematischer Wurzelzellen (Tabak BY-2) durch Phytohormone und Zucker.
Bayreuth , 2005
( Dissertation, 2005 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

Die Phytohormone Cytokinin und Auxin sind essentiell für die Zellteilungsaktivität in meristematischen Geweben. Trotz ihrer zentralen Bedeutung im pflanzlichen Zellzyklus, ist über deren Bedeutung und Wirksamkeit auf molekularer Ebene bisher nur wenig bekannt. Einige Untersuchungen deuten darauf hin, dass mit Hilfe hormoneller Signale die Zellteilungsaktivität der Meristeme an die physiologischen Gegebenheiten der gesamten Pflanze angepasst wird, und auf diese Weise der Verbrauch an Zucker, die sogenannte Sinkstärke des Meristems definiert wird. Besonders bedeutsam ist deshalb der "cross-talk" der hormonellen Signale mit den metabolischen Signalen. Da diese Signalverknüpfung bisher kaum Ziel wissenschaftlicher Untersuchungen war, sollte diese Arbeit zur Aufklärung betragen. Die Untersuchungen wurden mit einer Tabak Zellkultur (BY-2) durchgeführt, die als Modell eines Wurzelmeristems dienen sollte. Ein Vorteil dieser Zellkultur ist die Möglichkeit, den Zellzyklus der Zellen durch auswaschbare Hemmstoffe synchronisieren zu können. Diese Synchronisierung eröffnet die Möglichkeit, die Effekte von Cytokininen, Auxinen und Zucker auf den Ablauf des Zellzyklus mittels Durchflusscytometrie untersuchen zu können, in dem Qualität und Quantität dieser Faktoren variiert wurde. Parallel dazu wurde die Expression von Zellzyklus-Kontrollgenen mittels semiquantitativer RT-PCR analysiert und entsprechend responsive Gene identifiziert. Ergänzt wurden die Untersuchen der Regulation des Zellzyklus durch längerfristige Beobachtungen der Entwicklung der Zellzahl, des Frischgewichtes und des Volumens der Zellen. Zur Charakterisierung der Signalentstehung, wurden die extrazellulären und intrazellulären Konzentrationen der die Zellteilung steuernden Faktoren gemessen.

Abstract in weiterer Sprache

Cytokinins and auxins are essential for the cell division activity of plant meristems. Although these phytohormones play a central role in the plant cell cycle, little is known about how they act on the molecular level. Some investigations have suggested that hormonal signals serve to adjust the cell division activity of the meristems to the physiological situation of the plant as a whole, and that this determines the demand for carbohydrate, or sink strength, of the meristems. The "cross-talk" between hormonal and metabolic signals is particularly important in this regard. The present study aims to elucidate this "cross-talk", which has hardly been subjected to any scientific investigation up to the present. The investigations were carried out with a cell culture of tobacco (BY-2), which serves as a model for a root meristem. An important advantage of this cell culture is that the cell cycle of the component cells can be synchronized with inhibitors that can be removed by washing. This synchronicity enabled the effects of different species and amounts of cytokinins, auxins and sugars on the progression of the cell cycle as measured by flow cytometry to be investigated. In parallel, the expression of cell cycle control genes was analyzed by semi-quantitative reverse-transcription-PCR and genes reponsive to the treatments were identified. The extracellular and intracellular concentrations of the factors which control cell division were measured to characterize how the controlling signals originate. The studies as to cell cycle regulation were complemented by long-term observations as to the development of cell number, cell volume and cell fresh weight.