UV-B-Induzierte Genexpression bei der Buche Fagus sylvatica L.
b'Ziel dieser Arbeit war es, Ver\\xe4nderungen innerhalb weniger Stunden nach UV-B-Exposition\\nauf Protein- und Transkriptionsebene bei 10-w\\xf6chigen Buchens\\xe4mlingen Fagus sylvatica L.\\nzu analysieren. Dazu wurden Buchensamen unter standardisierten Bedingungen angezogen\\nund von dem Zeitpunkt der Keimung an unter einem UV-B/PAR-Verh\\xe4ltnis exponiert, das\\nden nat\\xfcrlichen Umweltbedingungen sehr \\xe4hnlich ist. Die UV-B-Exposition der 10-w\\xf6chigen\\nBuchens\\xe4mlinge erfolgte in einer UV-B-Pflanzenkammer, die das Lichtspektrum des Sonnenlichts\\nsimulierte. Die in einer Zeitkinetik geernteten Prim\\xe4rbl\\xe4tter dienten als Ausgangsmaterial\\nf\\xfcr die Daten in der vorliegenden Arbeit. Die 2D-PAGE der l\\xf6slichen\\nGesamtproteine und in vitro translatierten Proteine wurde stets zweifach durchgef\\xfchrt und\\njeweils die Gele mit der besten Aufl\\xf6sung als Einzelbestimmung ausgewertet.\\nDie Untersuchungen auf Ebene des l\\xf6slichen Gesamtproteins der Buche Fagus sylvatica L.\\nerfolgten mittels einer Zeitkinetik \\xfcber 1 Woche, wobei t\\xe4glich 1 mal geerntet wurde. Die 2DPAGE\\nAnalyse ergab \\xfcber die gesamte Zeitkinetik betrachtet 1 UV-B-induziertes Protein\\ngegen\\xfcber der Starklicht-Kontrolle: Protein 28 (17 kDa; pI 6,8). Die 2D-Analysen auf l\\xf6slicher\\nGesamtproteinebene stimmten mit den Daten auf in vitro Translationsebene \\xfcberein, wobei\\ndie Effekte auf Transkriptionsebene wesentlich st\\xe4rker waren. Insbesondere nach 3 und 6 h\\nUV-B-Exposition konnten auf Transkriptebene eine 60%-ige und 90%-ige Reprimierung\\ngezeigt werden. Diese Reprimierung war transient und auf Proteinebene in geringerem\\nAusma\\xdf zeitlich verz\\xf6gert nachzuweisen. Diese Daten gaben Hinweise daf\\xfcr, da\\xdf bei der\\nBuche Fagus sylvatica L. infolge UV-B-Exposition eine Regulation auf Transkriptionsebene\\nstattgefunden hat und die drastische Reprimierung der Transkripte verschiedener Gene nur\\ntransient war. Da diese Effekte auf Proteinebene wesentlich schw\\xe4cher waren, deutete das\\ndarauf hin, da\\xdf sich die Buchens\\xe4mlinge innerhalb weniger Stunden an die UV-B-Exposition\\nadaptierten.\\nAuf in vitro Translationsebene gab es bei der Buche Fagus sylvatica L. 18 mRNAs, die unter\\nBer\\xfccksichtigung der UV-B- und Starklicht-Tagesg\\xe4nge direkt dem UV-B-Effekt zugeordnet\\nwerden konnten. Es wurde belegt, da\\xdf infolge erh\\xf6hter UV-B-Exposition 10 Transkripte neu\\nvorhanden waren und die Transkripte von 8 Proteinen nicht mehr nachgewiesen werden\\nkonnten. Diesen charakteristischen Ver\\xe4nderungen unterlagen \\xfcberwiegend saure und\\nbasische Proteine. Die Effekte waren zu unterschiedlichen Zeitpunkten der Kinetik zu sehen\\n(7 h, 10 h, 18 h, 28 h und 31 h nach Versuchsbeginn).\\nDie DDRT-PCR wurde eingesetzt, um UV-B-vermittelte Antworten auf Genebene in Buchenbl\\xe4ttern\\nzu identifizieren. Bei den isolierten cDNAs wurden geringe Homologien verschiedener\\nBuchenklone in der TIGR-Arabidopsis thaliana-EST-Datenbank gefunden: UV-Breprimierte\\nBuchenklone zeigten \\xc4hnlichkeiten zur Peroxidase, zur \\u201eDNA directed RNA-Polymerase alpha chain\\u201c und zu einem \\u201eara-3, ras-related GTP-binding protein\\u201c.\\nDurch UV-B-Exposition induzierte Buchenklone wiesen Homologien zu dem \\u201eABI-3\\u201c, zu dem\\n\\u201ephytochrome regulated gene\\u201c und zur Squalen-Synthase auf. Die Sequenzen dieser\\nBuchenklone wurden zum ersten Mal beschrieben.\\nErstmals wurde ein ribosomaler Klon L37 bei der Buche beschrieben. Die L37 mRNA wurde\\naufgrund erh\\xf6hter UV-B-Exposition transient induziert. Bei erh\\xf6hter Ozon-Behandlung erreichte\\ndas Transkript dieses Klons zwei zeitlich voneinander getrennte Maxima; das zweite\\nMaximum (am 3. Tag der Behandlung, 1,6-fache Induktion) ging mit sichtbaren Ozon-\\nSch\\xe4den an den jungen Seitentrieben der Buche einher. Die Funktion dieses Proteins ist\\nbisher noch unbekannt. F\\xfcr eine direkte Zuordnung der isolierten Klone zu den Proteinspots\\nauf der 2D-PAGE m\\xfc\\xdfte eine Sequenzierung der Proteinspots erfolgen. Die Menge der\\nProteinspots f\\xfcr eine Proteinsequenzierung war jedoch nicht ausreichend.\\n\\xdcber die TIGR-Arabidopsis thaliana-EST-Datenbank wurde erstmalig ein nach UV-BExposition\\ninduzierter Buchenklon isoliert, der hohe Homologien zum \\u201enascent polypeptide\\nassociated complex alpha chain\\u201c aufwies. Dieses Transkript wurde bereits nach 3 h UV-BExposition\\ntransient induziert. Der durch Ozon-Exposition reprimierende Effekt wurde durch\\ndie kombinierte UV-B/Ozon-Exposition aufgehoben.\\nDie UV-B-vermittelte Induktion dieser zwei Buchenklone unterst\\xfctzten die auf der 2D-PAGE\\nAnalyse resultierende Hypothese, da\\xdf die Regulation nach UV-B-Exposition vor allem auf\\nTranskriptionsebene stattzufinden scheint.\\nDie Daten der vorliegenden Arbeit ergaben folgende Schlu\\xdffolgerungen:\\nDas Differentielle Display wurde eingesetzt, um infolge UV-B-Exposition differentielle cDNAs\\nin Buchenbl\\xe4ttern zu klonieren. Mittels der durchgef\\xfchrten Northern-Blots wurde gezeigt, da\\xdf\\ndie Ver\\xe4nderungen auf Transkriptebene durch erh\\xf6hte UV-B-Exposition bedingt waren. Die\\nvorliegenden Daten belegten, da\\xdf 6 verschiedene Transkripte infolge UV-B-Exposition\\ntransient induziert wurden. Diese \\xfcberwiegenden transienten Ver\\xe4nderungen wurden ebenso\\ndurch die Untersuchungen mittels 2D-PAGE auf l\\xf6slicher Gesamtprotein- und\\nTranskriptebene best\\xe4tigt. Das bedeutet, da\\xdf innerhalb kurzer Zeit eine Anpassung der\\nBuche an die ver\\xe4nderten Umweltbedingungen erfolgte. M\\xf6glicherweise kann dies durch die\\nAnzucht der Buchens\\xe4mlinge unter UV-B und Schwachlicht begr\\xfcndet werden. Diese\\nBedingungen sind jedoch umweltrelevant, da die Pflanze in jungen Jahren unter schattigen\\nLichtbedingungen heranw\\xe4chst.\\nIn der vorliegenden Arbeit wurden infolge abiotischer Stre\\xdfbehandlung (erh\\xf6htes UV-B)\\nerstmals 2 eindeutig transient induzierte differentielle Buchenklone isoliert: der ribosomale\\nKlon L37 und der \\u201enascent polypeptide associated complex alpha chain\\u201c Klon. Die durchgef\\xfchrten\\nNorthern-Blot Analysen zeigten, da\\xdf sich diese 2 Klone als Kandidaten f\\xfcr Molekulare Marker zum Nachweis fr\\xfchzeitiger UV-B-vermittelter \\xc4nderungen auf\\nTranskriptebene bei Fagus sylvatica L. eignen.'