Etablierung einer auf RNA-Seq basierten Methode zur Charakterisierung von RNA-Polymerase-spezifischen Promotoren in Plastiden von Arabidopsis thaliana

Abstract

Plastiden enthalten ein eigenes Genom, welches von RNA-Polymerasen unterschiedlichen Ursprungs transkribiert wird. Dikotyle Pflanzen besitzen neben einer plastidkodierten RNA-Polymerase vom Eubakterientyp (PEP) zwei kernkodierte RNA-Polymerasen des Phagentyps (NEPs), die in Plastiden importiert werden, RPOTp und RPOTmp. In der vorliegenden Arbeit sollten die Rollen der plastidären RNA-Polymerasen im Modellorganismus A. thaliana festgestellt werden. Die erfolgreich optimierte Methode der differentiellen RNA-Sequenzierung ermöglichte die Identifizierung von 121 TSS, welche im Plastom zur Transkription genutzt werden. Die vorliegende Arbeit zeigt, dass sowohl RPOTp als auch RPOTmp wichtige Funktionen in der plastidären Transkription erfüllen und überlappende wie spezifische Rolle besitzen. Für PEP wurde eine noch unbekannte Funktion während der Imbibierung und früher Samenkeimung gezeigt, bei der PEP präferentiell rRNAs und tRNAs transkribiert.

Transcription in plastids of higher plants is dependent on two different transcriptional machineries, the plastid-encoded RNA polymerase (PEP) and a nuclear-encoded RNA polymerase (NEP). In plastids of dicotyledonous plants, the NEP activity is represented by two RNA polymerases, RPOTp and RPOTmp. This project was aimed to determine the function of the RNA polymerases in the plastid by generating a genome-wide map of TSS usage in A. thaliana. After a successful optimization of a differential RNA sequencing method, a total of 121 TSS used by the different polymerases in the plastid were identified. This thesis presents important functions for both RPOTp and RPOTmp in plastid transcription. The polymerases display the NEP activity with individually specific as well as overlapping roles. A novel PEP function in the early developmental stages of A. thaliana is presented in this work. During imbibition and seed germination, PEP transcribes preferentially tRNAs and rRNAs.