Einfluß von ABA auf frühe Embryogeneseprozesse

Abstract

Der Einfluss des Phytohormones Abscisinsäure (ABA) auf frühe Embryogeneseprozesse wurde untersucht. Dazu wurde die Entwicklung somatischer Embryonen mit nativem ABA-Gehalt (Wildtyp), mit artifiziell erzeugtem ABA-Mangel und nach exogener ABA-Applikation verglichen. ABA-Mangel in somatischen Embryonen wurde gentechnisch durch Immunmodulation in transgenen Nicotiana plumbaginifolia Pflanzen mit konstitutiver Expression eines anti-ABA-Einzelkettenantikörpers erreicht, ist in ABA-Biosynthesemutanten genetisch fixiert oder kann biochemisch durch Applikation des ABA-Biosyntheseinhibitors Fluridon erzeugt werden. Somatische Embryogenese erlaubt den Zugriff auf frühe Embryogenesestadien. Daher wurde das direkte somatische Embryogenesesystem von Nicotiana plumbaginifolia als Experimentalsystem zur Untersuchung der ABA-Funktion in frühen Prozessen der Embryodifferenzierung verwendet. Die somatische Embryoentwicklung wurde durch morphologische Bonitierung und die Bestimmung biochemischer Parameter charakterisiert. Die Entwicklung embryogener Strukturen war in frühen Stadien aller Zellkulturen gestört, in denen die ABA-Funktion blockiert war oder ABA-Mangel vorlag. ABA-Mangel verursachte morphologische Veränderungen wie die Bildung unorganisierter Zellstrukturen bestehend aus großvolumigen Zellen in ungerichteter Anordnung. Die Komplementierung der in vitro Zellkulturen mit ABA führte zur Normalisierung der Entwicklung somatischer Embryonen. Die morphogenetischen Veränderungen verursacht durch ABA-Defizienz und die Normalisierung der Entwicklung somatischer Embryonen nach ABA-Applikation zeigen, dass ABA Zellwachstum und -differenzierung während der frühen Embryogenese beeinflusst.

The influence of the phytohormone abscisic acid on early embryogenic events was investigated. For this purpose the development of somatic embryos with native ABA content (wildtype), with artificially produced ABA deficiency and after exogenous ABA application was compared. ABA deficiency was achieved by immunomodulation in transgenic Nicotiana plumbaginifolia plants constitutively expressing an anti-ABA single chain antibody, is genetically determined in ABA biosynthesis mutants or was produced biochemically by application of an ABA biosynthesis inhibitor fluridone. Somatic embryogenesis allows the investigation of early embryogenic stages. Therefore the direct somatic embryogenesis system of Nicotiana plumbaginifolia was used as experimental system to investigate the ABA function during early processes of embryo differentiation. Somatic embryo development was characterised by morphological bonitation and the determination of biochemical parameters. The development of embryonic structures was disturbed in early stages of all cell cultures in which ABA function was blocked or which were ABA deficient. ABA deficiency caused morphological changes as the formation of unorganised cell clusters consisting of big odd-shaped cells. After ABA complementation of the in vitro cell cultures normal somatic embryo development was restored. The morphogenic changes caused by ABA deficiency and the normalisation of the embryo development after ABA application clearly demonstrate the influence of ABA on cell growth and differentiation during early embryo development.