AG Botanik - Fachbereich 5 Biologie - Universität Osnabrück

Literaturauswahl
Murmu, J., Bush, M., DeLong, C., Li,
S., Xu, M., Khan, M., Fobert, P.,
Zachgo, S., and Hepworth, SR.
(2010) Arabidopsis bZIP transcription
factors TGA9 and TGA10 interact
with floral glutaredoxins
ROXY1 and ROXY2 and are redundantly
required for anther development.
Plant Physiol
154(3):1492-504
Ziemann, M., Bhave, M. and
Zachgo, S. (2009) Origin and diversification
of land plant CC-type
glutaredoxins. Genome Biology
and Evolution 1, 1–12
Li, S., Lauri, A., Ziemann, M., Busch,
A., Bhave, M. and Zachgo, S.
(2009).Nuclear Activity of ROXY1,
a Glutaredoxin Interacting with
TGA Factors, Is Required for Petal
Development in Arabidopsis thaliana.
The Plant Cell 21, 429-441.
Xing, S. and Zachgo, S. (2008)
ROXY1 and ROXY2, two CC type
glutaredoxin genes, together control
anther development in Arabidopsis
thaliana. The Plant Journal
53, 790-801
Busch, A. and Zachgo, S. (2007)
Control of corolla symmetry in
the Brassicaceae Iberis amara.
PNAS 104, 16714-16719
Kontakt
Prof. Dr. Sabine Zachgo
Telefon: +49 (0)541 969 2860
(Sekretariat Frau Schmieding)
E-Mail: zachgo@biologie.uniosnabrueck.de
Internet: http://www.biologie.uniosnabrueck.de
16
Entwicklungsbiologie
AG Botanik – Entwicklungsbiologie
Entwicklungsgenetik der Pflanzen
Mit über 250.000 verschiedenen Arten stellen die Blütenpflanzen die am stärksten diversifizierte
und somit erfolgreichste Pflanzengruppe auf der Erde dar. Warum ist diese Gruppe
so außerordentlich erfolgreich? Welche Gene sind daran beteiligt?
Entscheidenden Einfluss auf diesen Erfolg hatte die Evolution einer Blüte bei den Angiospermen,
den Blütenpflanzen. Diese komplexe Struktur ist aus verschiedenen Organen mit
spezialisierten Schutz-, Schau- und reproduktiven Funktionen aufgebaut, die so nur bei
den Angiospermen existieren. Unser Ziel ist es, die entwicklungsgenetischen Prozesse zu
untersuchen, die die Ausbildung der Blütenorgane regulieren und die molekularen Mechanismen
zu entschlüsseln, die zur Ausbildung der großen Diversität dieser Pflanzengruppe
führten.
Regulation der Blütenentwicklung
Aufschluss über die genetische Kontrolle der
Blütenentwicklung erhält man, indem Pflanzen
untersucht werden in denen Genfunktionen,
die diese Blütenentwicklung regulieren, defekt
sind. Bei solchen Mutanten treten durch den
Ausfall der Genfunktion und somit dem Verlust
der Ausbildung eines funktionalen Proteins
häufig morphologische und/oder biochemische
Veränderungen auf.
Abb. 1 zeigt einen Vergleich
von Antirrhinum
majus Wildtyp- und
einer plena Mutantenblüte.
Deutlich wird,
dass im Inneren der
plena Blüte die Entwicklung
von reproduktiven
Organen, den
Staubblättern und
Fruchtblättern, unterbleibt.
Stattdessen ent-
steht eine gefüllte
Blüte, die zusätzliche
Blütenblätter im Zentrum
entwickelt. Bei
der plena Mutante ist
ein Gen defekt, dass für
einen MADS-Box Transkriptionsfaktor kodiert,
der die Bildung der reproduktiven Organe reguliert.
MADS-Box Proteine binden an die DNA
von Zielgenen und beeinflussen dadurch deren
Expression. Dadurch steuern sie die Aktivität
von zahlreichen nachgeschalteten Proteinen,
die die Blütenorganbildung realisieren.
Molekulare Analyse der Ausbildung von Blütensymmetrie
Eine besondere morphologische Neuheit in der
Blütenpflanzenevolution ist die Ausbildung von
bilateral symmetrischen Blüten, welche sich
wahrscheinlich durch Ko-Evolution mit Insekten
entwickelten. Ursprüngliche Blütenpflanzen
besitzen radiär-symmetrische Blüten und
erlauben dadurch den Bestäubern den Zugang
zur Blüte von allen Seiten wodurch häufig eine
Vielzahl von unterschiedlichen Insekten angelockt
wird. Bei den weiter abgeleiteten, höher
entwickelten Angiospermen treten bilateral
Abbildung 1 Antirrhinum majus (Löwenmäulchen) Wildtypblüten bilden innerhalb der roten, attraktiven
Blütenblätter die reproduktiven Organe, Staubblätter und Fruchtblätter. Die rechte Blüte
zeigt die homöotische plena Blütenmutante, welche statt reproduktiver Organe weitere Blütenblätter
im Zentrum ausbildet.
symmetrische, sogenannte zygomorphe Blüten
auf. Sie besitzen eine Symmetrieachse, welche
die Blüte in zwei spiegelbildliche, identische
Hälften unterteilt, wie dies bei der Löwenmäulchenblüte
in Abb.1 gezeigt ist. Bedingt durch
die zygomorphe Symmetrie der Blütenblätter
kann Antirrhinum nur von einem Insekt, der
Hummel, bestäubt werden.
Die Ausbildung der Blütensymmetrie wird
durch Schlüsselregulatorgene, die TCP Transkriptionsfaktoren,
gesteuert. Uns interessiert,
welche molekularen Mechanismen die TCP