Physiologische und bioanalytische Untersuchungen während der Pollenembryogenese von Hordeum vulgare

Abstract

Die Pollenembryogenese hat ein enormes Potential sowohl für die Anwendung in der modernen Pflanzenzüchtung. Trotz mehrerer Jahrzehnte Forschung sind die Mechanismen auf biochemischer und molekularbiologischer Ebene jedoch nur unzureichend aufgeklärt. Aus diesem Grund fokussiert die vorliegende Arbeit, die anhand des Getreidemodells Gerste durchgeführt wurde, auf Veränderungen auf Stoffwechsel- und Proteinebene während der Pollenembryogenese und deren Induktion. Die Daten weisen auf eine geringere Stärkebiosynthese und erhöhten Stärkeabbau hin. Insgesamt lagen 63 Proteine in ihrer Abundanz signifikant verändert vor. Parallel zu den intrazellulären Studien wurden erstmals ausführliche Analysen des Sekretoms von Feeder-Kulturen durchgeführt. Eine funktionelle Analyse verschiedener Größenfraktionen der im Nährmedium vorhandenen Moleküle ergab, dass Moleküle größer als 3 kDa als essentielle Feeder-Faktoren ausgeschlossen werden können.

Pollen embryogenesis has an enormous potential both for use in modern plant breeding. Despite several decades of research, the underlying mechanisms at the biochemical and molecular level are poorly elucidated. In this study changes in metabolism and protein levels during the pollen embryogenesis and its induction were investigated. In total 63 proteins were significantly altered in their abundance. The data also suggested a decreased starch biosynthesis and higher starch degradation on protein and metabolite level. Parallel to the intracellular studies a first detailed analysis of the secretome of feeder cultures was performed. A further analysis of different fractions of conditioned medium of feeder cultures clearly showed that molecules larger than 3 kDa can be excluded as essential feeder compounds.