Physiologische Wirkungen von PSK-a und Analyse des PSK-Signalweges in Arabidopsis thaliana

Stührwohldt, Nils

Phytosulfokin-a (PSK-a) ist ein disulfatiertes Pentapeptid mit der Aminosäuresequenz Tyr(SO3H)-Ile-Tyr(SO3H)-Thr-Gln, welches als autokriner Wachstumsfaktor wirkt. Über physiologische und molekulargenetische Ansätze wurden in Arabidopsis thaliana Funktionen von PSK-a und eine mögliche Komponente des Signalweges identifiziert. PSK-Präproproteine werden in Arabidopsis durch fünf Gene kodiert. Die Perzeption des Peptids erfolgt in Arabidopsis durch zwei Rezeptorkinasen mit Leuzinreichen Wiederholungssequenzen, PSKR1 und PSKR2. Spezifische Expressionen von PSK-Präproproteingenen und PSKR1 wurden in Wurzeln, Hypokotylen und reproduktiven Organen und nach Verwundung nachgewiesen. In diesen Geweben kann PSK-a wahrscheinlich synthetisiert und perzipiert werden. PSK- a förderte konzentrationsabhängig die Streckung der Zellen von Wurzeln und Hypokotylen von Arabidopsis-Keimlingen. Die Regulation des Wurzelwachstums durch PSK-a erfolgte über beide PSK-Rezeptoren, während das Hypokotylwachstum und die Expansion von Protoplasten, die aus dem etiolierten Hypokotyl isoliert wurden, nur über PSKR1 reguliert wurden. Analysen von T-DNA-Insertionslinien für PSKR1 zeigten, dass PSK-a und PSKR1 während der Reproduktion die Pollenschlauchorientierung und das synchrone Wachstum von Staubblättern und Fruchtknoten regulieren. PSK-a ist außerdem in die Antwort auf Verwundung und Befall durch Pathogene involviert. Über bioinformatische Analysen wurden Gene identifiziert, die mit PSKR1 und PSKR2 koexprimiert sind. Koexprimierte Kandidatengene wurden an Hand von Knockout Linien auf eine mögliche Funktion bei der Regulation von Hypokotyl- und Wurzelwachstum durch PSK-a untersucht. PSI1 ist ein Protein mit unbekannter Funktion, das möglicherweise eine Komponente des PSK-Signalweges ist. psi1-1 Keimlinge hatten kürzere Wurzeln und Hypokotyle und pskr1-3/pskr2-1/psi1-1 Dreifachmutanten zeigten einen nicht-additiven Wachstumsphänotyp.

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Stührwohldt, Nils: Physiologische Wirkungen von PSK-a und Analyse des PSK-Signalweges in Arabidopsis thaliana.

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