Quantitativ genetische Analyse von Auxinphänotypen in Keimlingen von Arabidopsis thaliana

Abstract

Das Phytohormon Auxin spielt in nahezu allen Wachstumsprozessen eine zentrale Rolle. Obwohl bereits viele Aspekte der Auxinbiologie in der Vergangenheit intensiv analysiert wurden, habe ich zeigen können, dass für auxinrelevante Phänotypen eine bislang unverstandene, extensive natürliche Variation im weltweiten Genpool von Arabidopsis thaliana für verschiedene Auxinphänotypen existiert. Quantitative Trait Locus (QTL)‐Analysen mittels rekombinanter Inzuchtlinien (RILs) zeigen, dass der genetischen Architektur ein komplexes Netzwerk mit einer Vielzahl von Loci mit eher geringfügigen Effekten zugrunde liegt. Trotzdem konnten einige dieser Loci mittels heterogener Inzuchtfamilien validiert werden, wie bspw. der Major-QTL GIRAFFE2 (GIR2). Die Feinkartierung dieser Region führte zur Identifizierung sowie der genetischen Trennung in zwei verantwortliche Loci GIR2.1 und GIR2.2, die zusammen einen sogenannten ghost-QTL bilden. Für die GIR2.1-Region wurde der Regulator der circadianen Rhythmik EARLY FLOWERING 3 als Kandidatengen identifiziert. Diese Resultatekönnen nun genutzt werden, um die natürlich vorkommende genetische Variation von Auxinphänotypen in A. thaliana funktional zu analysieren.

The phytohormone auxin controls the majority of growth-related processes. While many aspects of auxin biology have been extensively studied in reference genotypes, my work reveals the existence of extensive naturally occurring genetic variation in the world-wide gene pool of Arabidopsis thaliana for various auxin responses, which is not yet understood. Quantitative trait locus (QTL) analysis with recombinant inbred lines (RILs) shows that the genetic architecture underlying this natural variation is highly complex and dominated by small effect loci. Some of the identified QTLs could be validated using heterogeneous inbred families, for example the major effect QTL GIRAFFE2 (GIR2). Fine-mapping of the GIR2 target interval identified a so-called ghost QTL. By genetically separating two genomic regions, I could show that GIR2.1 and GIR2.2 act together to form the GIR2 ghost QTL. In the case of GIR2.1, the circadian clock regulator EARLY FLOWERING 3 was identified as a prime candidate gene. These results can now be used to study its ability to functionally complement naturally occurring genetic variation of auxin responses in A. thaliana.