Untersuchungen zur post-transkriptionellen Gen-Inaktivierung in (monokotylen und dikotylen) Pflanzen und deren Beeinflussung zur Erhöhung der Transgen-Expression

Abstract

Ein Ziel dieser Doktorarbeit war zu untersuchen, in welchem Umfang die Mechanismen der post-transkriptionellen Gen-Inaktivierung die Expression von rekombinanten Proteinen im Endosperm der Gerste (Hordeum vulgare) beeinflussen. In einem parallelen Ansatz wurden in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana Untersuchungen zum Mechanismus der post-transkriptionellen Gen-Inaktivierung durchgeführt. Die Rollen verschiedener RNA-abhängiger RNA-Polymerasen (RDRs) bei der Transkriptmengen-abhängigen post-transkriptionellen Gen-Inaktivierung wurden in A. thaliana in einem revers-genetischen Ansatz untersucht. 4xGUS rdr5 Pflanzen zeigten eine ähnlich hohe GUS-Expression wie 4xGUS rdr6 Pflanzen. Es konnten keine GUS-abgeleiteten siRNAs nachgewiesen werden. Im Vergleich zu 4xGUS rdr6 Pflanzen war die DNA Methylierung von GUS Sequenzen in 4xGUS rdr5 Pflanzen weniger reduziert und war zwischen individuellen Pflanzen sehr variabel. Die Ergebnisse für RDR5 deuten auf eine ähnliche Funktion im Kontext der Transkriptmengen-abhängigen post-transkriptionellen Gen-Inaktivierung wie für RDR6 hin. Damit konnte für RDR5 erstmalig eine Funktion beschrieben werden. Im zweiten experimentellen Ansatz wurde in Gerste eine Kollektion transgener Linien mit definierten, unterschiedlichen Kopienzahlen (eins bis fünf) eines GFP Reportergens unter der Kontrolle eines Endosperm-spezifischen Promotors hergestellt werden. Die stärkste GFP-Expression bzw. Fluoreszenz wurde in Linie PS 379 mit 3 T-DNA Kopien festgestellt, die geringste GFP-Expression bzw. Fluoreszenz in der Linie BA 49 mit 5 T-DNA Kopien. Es gab somit keinen linearen Anstieg der GFP-Expression mit der Zahl der T-DNA Kopien. Dies kann als konsistent mit einer Transkriptmengen-abhängigen post-transkriptionellen Gen-Inaktivierung im Endosperm der Gerste gedeutet werden. Des Weiteren wurden Hybridlinien mit noch höheren T-DNA Kopienzahlen (bis zu acht T-DNA Kopien) generiert, die nun für weiterführende Studien zur post-transkriptionellen Gen-Inaktivierung im Endosperm der Gerste zur Verfügung stehen.