Identifikation und Isolation von embryogenese

Isolation und Identifikation von Embryogenese-relevanten Genen der
Europäischen Lärche, Larix decidua Mill.
Andrea Rupps, Martin Rümmler, Bettina Linke, Kurt Zoglauer
Humboldt-Universität zu Berlin, Institut für Biologie, AG Botanik & Arboretum
Die pflanzliche Embryonalentwicklung wird durch ein enges Netzwerk von
Regulationsmechanismen kontrolliert. Während der Entwicklungsverlauf bei
den dikotylen Angiospermen insbesondere durch die Analyse des
Modellorganismus’ Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) detailliert
beschrieben ist, wurde die Embryogenese von Koniferen auf molekularer Ebene
wenig erforscht.
Die Daten von Modellorganismen lassen sich jedoch nicht uneingeschränkt auf
andere Arten übertragen. Im Laufe der Evolution kam es durch Genduplikation
bzw. Genverlust und Mutation zur Selektion besser angepasster Genotypen und
zur Neo- sowie Subfunktionalisierung von Genen. Da die Evolution von
Gymnospermen und Angiospermen seit mehr als 300 Millionen Jahren getrennt
verläuft, ist ein Funktionswandel der Gene anzunehmen, und es ist notwendig,
die Eigenschaften essentieller Wachstumsregulatoren individuell und
artenunabhängig zu untersuchen. Auch für die angewandte Forschung und
Züchtung ist die Analyse von genetischen Grundlagen der ontogenetischen
Entwicklung von Nadelbäumen von großem Interesse.
Um Embryogenese-assoziierte Gene zu identifizieren, wurde eine cDNA- Bank
aus somatischen Embryonen der Europäischen Lärche, Larix decidua, erstellt.
Dadurch konnten Entwicklungsgene, die in Angiospermen eine entscheidende
Rolle spielen, isoliert werden. Nach Sequenzabgleich mit der Datenbank wurden
homologe Gene für BABYBOOM (BBM), LEAFY COTYLEDON1 (LEC1),
SOMATIC EMBRYOGENESIS RECEPTOR-LIKE KINASE (SERK) und
WUSCHEL-RELATED HOMEOBOX2 (WOX2 )in der Lärche identifiziert.
Diese Faktoren spielen bei Angiospermen eine Rolle in der Achsenbildung,
Zelldifferenzierung und Organausbildung während der Embryogenese. Fehlen
diese Gene, kann die Embryonalentwicklung nicht oder nur gestört stattfinden,
weshalb diesen Regulatorgenen eine große Bedeutung zugesprochen wird. Eine
Untersuchung der entsprechenden Gene in Koniferen zur Aufklärung des
Entwicklungsprozesses ist unerlässlich.
Dazu wurden die Gene auf Expressionsniveau getestet, und eine Funktion
während der Embryonalentwicklung nachgewiesen. Zur Charakterisierung der
Genaktivität im Gewebe wurde die Methode der In-situ-Hybridisierung für die
Lärche etabliert.