I Einleitung Über 90% der heute vorkommenden Landpflanzen ...

EINLEITUNG 14
Substratspezifität zu 9-cis-Epoxycarotinoiden in die Klasse der NCEDs eingeordnet werden.
Die vier verbleibenden Gene (AtCCD1, AtCCD4, AtCCD7, AtCCD8) codieren Proteine, die
zur Klasse der carotinoidspaltenden Dioxygenasen (CCD) zählen und Doppelbindungen von
Carotinoiden symmetrisch oder asymmetrisch spalten. AtCCD1 katalysiert in vitro die
symmetrische Spaltung der 9,10- und 9‟,10‟-Position einer Vielzahl trans-konfigurierter
Carotinoide (Übersicht bei Auldridge et al., 2006b) und führt zur Bildung von zwei
C13-Produkten und einem C14-Produkt (Schwartz et al., 2001). Dienen 9-cis-konfigurierte
Carotinoide als Substrate, so spaltet AtCCD1 die 9‟,10‟-Position und C27-Produkte entstehen
(Schwartz et al., 2001). Kürzlich wurde auch die symmetrische Spaltung der
Doppelbindungen an der 5,6- und 5‟,6‟-Position von Lycopin beschrieben (Vogel et al.,
2008). Rekombinantes AtCCD7-Protein hingegen spaltet die 9,10-Position von β-Carotin und
liefert ein C13- und ein C27-Produkt (Schwartz et al., 2004). Letzteres wird durch AtCCD8 in
ein C18-Produkt gespalten (Schwartz et al., 2004). AtCCD7 und AtCCD8 fungieren im
gleichen Stoffwechselweg und scheinen an der Synthese eines bislang nicht identifizierten
Phytohormons beteiligt zu sein, das die laterale Verzweigung des Sprosses reguliert (Turnbull
et al., 2002; Sorefan et al., 2003; Booker et al., 2004; Schwartz et al., 2004). Mit Ausnahme
von AtCCD1 sind alle NCEDs und CCDs von Arabidopsis im Plastiden lokalisiert (Tan et al.,
2003, Booker et al., 2004; Auldridge et al., 2006a). Orthologe NCEDs und CCDs konnten bis
heute in vielen Pflanzenarten identifiziert werden (Übersicht bei Bouwmeester et al., 2007).
I.4 Zielstellung der Arbeit
Die Funktion des Carotinoidstoffwechsels in mykorrhizierten Pflanzenwurzeln wurde
erstmals von Fester et al. (2002b) untersucht. Hierbei zeigten Studien mit
carotinoiddefizienten Z. mays-Mutanten eine negative Beeinflussung der AM. Jedoch konnten
Sekundäreffekte, die durch die Beeinträchtigung der Symbiose aufgrund einer reduzierten
Photosyntheseleistung der Pflanze auftreten, nicht ausgeschlossen werden.
In der vorliegenden Arbeit sollen die massiv akkumulierenden Mycorradicin- und
Cyclohexenonderivate, deren Funktion in der AM-Symbiose bis heute ungeklärt ist,
untersucht werden. Mit der Akkumulation dieser Verbindungen korreliert die
Transkriptmenge des DXS2-Isogens des MEP-Synthesewegs (Walter et al., 2002). DXS2 stellt
somit ein geeignetes Zielgen für einen transgenen loss of function-Ansatz dar, der keine
Auswirkungen auf die Biosynthese primärstoffwechselspezifischer Isoprenoide haben sollte.
Erstes Ziel der vorliegenden Arbeit war die Lokalisierung der DXS2-Promotoraktivität in
mykorrhizierten Pflanzenwurzeln zur Charakterisierung des mykorrhizaregulierten DXS2-
Isogens. Anhand dieser Untersuchungen soll der genaue Ort der Genexpression ermittelt
werden, um erste Hinweise für die Bedeutung von DXS2 in der AM-Symbiose zu erhalten.
Als zweites Ziel soll durch einen RNAi-vermittelten loss of function-Ansatz der direkte
funktionelle Nachweis der Biosynthese von Mycorradicin- und Cyclohexenonderivaten über