Die Rolle von AMP1 in der Entwicklung des Sprossmeristems

Die oberirdischen Organe von Pflanzen entwickeln sich aus Stammzellen die an der Spitze des Hauptsproßes positioniert sind, im sogenannten apikalen Sproßmeristem (ASM). Stetige Zellteilung im ASM liefert einerseits die Zellen zur Bildung von Sprossgewebe und Seitenorganen und gewährleistet andererseits die Erhaltung des Stammzellreservoirs. Um optimales Wachstum zu garantieren muss das Gleichgewicht zwischen Stammzellen und differenzierenden Zellen in einem ausgewogenen Verhältnis gehalten werden. Dies wird durch andauernde interzelluläre Kommunikation erreicht die auf Interaktion verschiedenster Botenstoffe beruht. Das Pflanzenhormon Cytokinin, ist unverzichtbar in Zellteilung und Sproßregeneration und wird seit langem mit der Funktion des ASM in Verbindung gebracht. Weiters haben aktuelle Studien gezeigt, daß Proteine die Sprossmeristem Identität festlegen sowohl die Produktion von Cytokinin steuern als auch die Sensitivität gegenüber dem Hormon beinflussen. Die Arabidopsis amp1 Mutante ist in seiner Eigenschaft erhöhte Cytokininwerte mit einer starken Vergrösserung des ASM zu kombinieren einzigartig. Wie diese Merkmale von amp1 kausal zusammenhängen ist jedoch ungeklärt. AMP1 kodiert für ein Protein, das hohe strukturelle Ähnlichkeit zu Glutamat-Carboxypeptidasen besitzt. Basierend auf dieser Ähnlichkeit wurde postuliert, daß AMP1 ein unbekanntes Signalpeptid kontrolliert das die Groesse des ASM einschränkt und daß die erhoehten Cytokininwerte in der Mutante von der ungehemmten Meristemproliferation stammen. Das vorliegende Projekt versucht die Rolle von AMP1 in der Kontrolle von Sproßmeristemaktivität und Cytokininbiosynthese mithilfe verschiedener Ansätze aufzuklären. Es beinhaltet eine genaue Analyse in welchen Geweben AMP1 aktiv ist und wo das Protein in der Zelle arbeitet. Weiters soll die Expressionsverteilung von Cytokininbiosynthese-Enzymen in amp1 ermittelt werden um die Ursache der erhöhten Cytokininwerte zu bestimmen. Die Interaktion von AMP1 mit elementaren Meristemidentitätsgenen soll auch ermittelt werden. Schließlich soll ein genetischer Screen durchgeführt werden um Faktoren zu identifizieren die für die Funktion von AMP1 benötigt werden. Diese Kombination von Experimenten wird substantiell zur Auklärung des molekularen Netzwerks um AMP1 beitragen und somit unser Wissen über die Kontrolle der Sprossmeristemaktivität wesentlich erhöhen.

Die oberirdischen Organe von Pflanzen entwickeln sich aus Stammzellen die an der Spitze des Hauptsproßes positioniert sind, im sogenannten apikalen Sproßmeristem (ASM). Stetige Zellteilung im ASM liefert einerseits die Zellen zur Bildung von Sprossgewebe und Seitenorganen und gewährleistet andererseits die Erhaltung des Stammzellreservoirs. Um optimales Wachstum zu garantieren muss das Gleichgewicht zwischen Stammzellen und differenzierenden Zellen in einem ausgewogenen Verhältnis gehalten werden. Dies wird durch andauernde interzelluläre Kommunikation erreicht die auf Interaktion verschiedenster Botenstoffe beruht. Das Pflanzenhormon Cytokinin, ist unverzichtbar in Zellteilung und Sproßregeneration und wird seit langem mit der Funktion des ASM in Verbindung gebracht. Weiters haben aktuelle Studien gezeigt, daß Proteine die Sprossmeristem Identität festlegen sowohl die Produktion von Cytokinin steuern als auch die Sensitivität gegenüber dem Hormon beinflussen. Die Arabidopsis amp1 Mutante ist in seiner Eigenschaft erhöhte Cytokininwerte mit einer starken Vergrösserung des ASM zu kombinieren einzigartig. Wie diese Merkmale von amp1 kausal zusammenhängen ist jedoch ungeklärt. AMP1 kodiert für ein Protein, das hohe strukturelle Ähnlichkeit zu Glutamat-Carboxypeptidasen besitzt. Basierend auf dieser Ähnlichkeit wurde postuliert, daß AMP1 ein unbekanntes Signalpeptid kontrolliert das die Groesse des ASM einschränkt und daß die erhoehten Cytokininwerte in der Mutante von der ungehemmten Meristemproliferation stammen. Das vorliegende Projekt versucht die Rolle von AMP1 in der Kontrolle von Sproßmeristemaktivität und Cytokininbiosynthese mithilfe verschiedener Ansätze aufzuklären. Es beinhaltet eine genaue Analyse in welchen Geweben AMP1 aktiv ist und wo das Protein in der Zelle arbeitet. Weiters soll die Expressionsverteilung von Cytokininbiosynthese-Enzymen in amp1 ermittelt werden um die Ursache der erhöhten Cytokininwerte zu bestimmen. Die Interaktion von AMP1 mit elementaren Meristemidentitätsgenen soll auch ermittelt werden. Schließlich soll ein genetischer Screen durchgeführt werden um Faktoren zu identifizieren die für die Funktion von AMP1 benötigt werden. Diese Kombination von Experimenten wird substantiell zur Auklärung des molekularen Netzwerks um AMP1 beitragen und somit unser Wissen über die Kontrolle der Sprossmeristemaktivität wesentlich erhöhen.