The role of the arabidopsis thaliana TREHALOSE 6-PHOSPATE SYNTHASE 5(AtTPS5) in plant stress response

Dietrich, Sabine; Usadel, Björn (Thesis advisor); van Dongen, Joost Thomas (Thesis advisor)

Aachen (2020, 2021)
Doktorarbeit

Dissertation, RWTH Aachen University, 2020

Kurzfassung

Trehalose 6-Phosphat (T6P) ist ein pflanzliches Stoffwechselprodukt, welches sich als sehr wichtig für den Kohlenhydratstoffwechsel, das Wachstum und Abscisinsäure(ABA)-Signalwege erwiesen hat. Es wird durch das Enzym T6P Synthase (TPS) synthetisiert, welches zur TPS-Familie in Arabidopsis thaliana (Arabidopsis) gehört. Diese AtTPS Familie besteht aus 11 Mitgliedern, die in zwei Gruppen unterteilt sind: Klasse I (AtTPS1-4) und Klasse II (AtTPS5-11). Bisher konnte eine enzymatische Aktivität nur für AtTPS1, 2 und 4 reproduzierbar nachgewiesen werden und die Rolle der Klasse-II-TPS Proteinen ist nach wie vor unbekannt. Diese Arbeit konzentriert sich auf die Entschlüsselung der Rolle der T6P-SYNTHASE 5 (AtTPS5) in Arabidopsis. Es konnte gezeigt werden, dass AtTPS5 an den Stressreaktionen der Pflanze beteiligt ist. Eine RNA-Sequenzierung einer tps5 Knockout Mutante im Vergleich zum Wildtyp, gefolgt von einer Over Representative Analysis (ORA), zeigte die differentielle Expression vieler Gene, die an Stressreaktionen beteiligt sind. Im Wildtyp wurde die TPS5 Expression durch Isoxabenbehandlung und hohe NaCl-Konzentrationen herunter reguliert. Zusätzlich zeigten Salz- und Trocken-Stressexperimente eine erhöhte Stresstoleranz von Attps5-Mutanten, die im Falle von Salzstress durch erhöhte ABA-Level begleitet wurde. Ein Pathogen-Infektionstest ergab zusätzlich eine höhere Resistenz gegen das Pflanzenpathogen Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000 (P. syringae). Eine subzelluläre Lokalisierungsstudie ergab, dass AtTPS5 im Zytosol lokalisiert zu sein scheint. Putative mit AtTPS5 interagierende Proteine wurden durch ein Yeast-2-Hybrid-Screen identifiziert und mit einem Bimolecular fluorescence complementation-Assay (BiFC)bestätigt. Bei diesen interagierenden Proteinen handelt es sich um die PEPTIDYLPROLYLISOMERASE 2 vom PARVULIN-Typ (AtPIN2), welches möglicherweise an der Proteinfaltung beteiligt ist, CAROTENOID CLEAVAGE DIOXYGENASE 1(AtCCD1) und N-MYC DOWNREGULATED-like 2 (AtNDL2), welches ein transkriptioneller Aktivator des Stress-Mediators AtZAT12 ist. In dieser Arbeit werden mögliche Funktionen von AtTPS5 im Hinblick auf die pflanzliche Stressantwort diskutiert.

Einrichtungen

• Lehrstuhl für Molekulare Botanik [161110]
• Fachgruppe Biologie [160000]