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Titelaufnahme

Titel
Natural variation in tolerance of UV-C induced DNA damage in Arabidopsis thaliana / Johannes Rungger
VerfasserRungger, Johannes
GutachterLaimer Da Camara Machado, Margit
Erschienen2010
UmfangIII, 47 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Univ. für Bodenkultur, Dipl.-Arb., 2010
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Natural variation Arabidopsis thaliana UV-Strahlung DNA Schäden DNA Reparatur
Schlagwörter (EN)Natürliche Variation Arabidopsis thaliana UV-radiation DNA damage DNA repair
Schlagwörter (GND)Ackerschmalwand / Stressresistenz / Ultraviolett C / DNS-Schädigung
URNurn:nbn:at:at-ubbw:1-14969 Persistent Identifier (URN)
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Natural variation in tolerance of UV-C induced DNA damage in Arabidopsis thaliana [0.75 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Die DNA ist Trägerin der Erbinformation, welche von Zelle zu Tochterzelle und von einer Generation zur nächsten weitergegeben wird. Allerdings wird DNA von verschiedenen endogenen und exogenen Faktoren beeinflusst, was zu einem breiten Spektrum von Schäden führen kann. Die Absorption von UV-Licht durch DNA führt zu den beiden Photoprodukten: Cyclobutan Pyrimidin Dimere (CPD) und 6-4 Photoprodukte, die die Replikation und Transkription hemmen sowie Mutationen erzeugen. Pflanzen haben Strategien entwickelt, um diese Läsionen durch direkte Reparatur mittels Photolyasen, Exzisionsreparatur, Umgehung der Läsionen oder Rekombinationsreparatur zu beheben. Das Ziel dieser Arbeit ist es, festzustellen, ob natürliche Variation innerhalb verschiedener Arabidopsis thaliana Isolate hinsichtlich UV-C Toleranz besteht und welche genetischen Faktoren dieser Variation zugrunde liegend. In der Tat konnte ein hohes Maß an natürlicher Variation der UV-C Widerstandsfähigkeit zwischen den von verschiedenen Standorten stammenden Isolaten beobachtet werden. Die Phänotypen nach Bestrahlung reichen von vollständiger Resistenz bis hin zu extremer Überempfindlichkeit. Eine QTL-Kartierung einer Ler-1/Cvi-0 RIL Population ergab zwei unabhängige QTLs am oberen Arm von Chromosom 3. Durch anschließende Feinkartierung konnte das Intervall von QTL1 auf 500 kb und von QTL2 auf 123 kb eingegrenzt werden. Überraschenderweise wurde die Sensitivität gegenüber UV-C an beiden QTLs dominant vererbt. Zusammen mit anderen Ergebnissen weist das darauf hin, dass QTL1 einen möglichen Suppressor beinhaltet, der direkt oder indirekt zur Inaktivierung von UVR2 führt, einer Photolyase, die 6-4 Photoprodukte repariert. QTL2 enthält höchstwahrscheinlich ein Gen, welches bisher noch nicht in Zusammenhang mit Reaktionen auf UV-Licht beschrieben wurde. Mögliche Gene sind AtSABP2 (At3g29770), AtRALF27 (At3g29780) und NFI (AT3g29760). Basierend auf diesen Ergebnissen können weiterführende Untersuchungen gemacht werden, die langfristig zur Züchtung von UV-toleranten Sorten als Grundlage für eine Verbesserung von Kulturpflanzen dienen sollen.

Zusammenfassung (Englisch)

DNA is the carrier of the genetic information from cell to daughter cell and from one generation to the next. However, DNA gets damaged by various endogenous and exogenous factors, leading to a large spectrum of lesions. Absorption of UV by DNA leads to the photoproducts cyclobutane pyrimidine dimer (CPD) and 6-4 photoproducts, inhibiting DNA replication and transcription and causing mutations. Plants developed strategies to repair such lesions by direct reversal through photolyases, excision repair, lesion bypass and recombinational repair. This thesis asks for natural variation of UV-C tolerance among different accessions of Arabidopsis thaliana and for potential loci underlying the variation. Indeed, there is a high degree of variation among Arabidopsis collected from different locations with regard to their ability to recover from UV-C irradiation. Phenotypes ranged from extreme tolerance to hypersensitivity. QTL mapping of a Ler-1/Cvi-0 RIL population revealed two major independent QTLs at the top arm of chromosome 3. Linkage-based fine mapping defined the intervals of QTL1 and QTL2 to 500 and 123 kb, respectively. Unexpectedly, sensitivity to UV-C is inherited as a dominant trait for both QTLs. This suggests, together with other data, that QTL1 contains a suppressor influencing directly or indirectly the expression of UVR2, a photolyase repairing 6-4 photoproducts. QTL2 most likely contains a novel gene not described previously in connection with UV response. Possible candidate genes are AtSABP2 (At3g29770), AtRALF27 (At3g29780) and NFI (AT3g29760). Further research based on these results may provide means in genetic engineering or breeding of UV-tolerant lines as a basis for potential crop improvement by increasing UV-tolerance.