Lichtregulation der Genexpression und Entwicklung in Ustilago maydis

In dieser Arbeit wurde die weitgehend unbekannte Photobiologie des Basidiomyceten Ustilago maydis näher betrachtet. Über Transkriptomanalysen konnte gezeigt werden, dass dunkeladaptierte U. maydis Sporidien monochromatisches Blau-, Rot- und Dunkelrotlicht erkennen und daraufhin die Expression zahlre...

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Main Author: Brych, Annika
Contributors: Batschauer, Alfred (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2020
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:In dieser Arbeit wurde die weitgehend unbekannte Photobiologie des Basidiomyceten Ustilago maydis näher betrachtet. Über Transkriptomanalysen konnte gezeigt werden, dass dunkeladaptierte U. maydis Sporidien monochromatisches Blau-, Rot- und Dunkelrotlicht erkennen und daraufhin die Expression zahlreicher Gene regulieren. Im FB1 Wildtyp wurden insgesamt 404 Gene in einer oder mehreren Lichtbedingungen differentiell exprimiert, was ca. 5,9 % der Protein-kodierenden Gene in U. maydis entspricht. Als essentieller Photorezeptor für den blauen Spektralbereich konnte White collar 1 (Wco1) und als Photorezeptor für rotes und dunkelrotes Licht Phytochrom (Phy1) identifiziert werden. Daneben beeinflusste Wco1 die Genexpression im roten und dunkelroten Licht und Phy1 beeinflusste die Anzahl differentiell exprimierter Gene im Blaulicht. Beide Photorezeptoren wiesen außerdem eine Licht-unabhängige Funktion auf. Bei der funktionellen Analyse waren Gene für Oxidations-Reduktions-Prozesse im Blaulicht am deutlichsten betroffen, daneben waren in allen Lichtbedingungen vor allem Gene des Metabolismus beeinflusst. Im Dunkeln durch Wco1 reguliert war zudem die Expression von Genen für die Synthese von Ferrichromen. Lokalisationsstudien zeigten Wco1 und Wco2 hauptsächlich im Zellkern und in geringerer Konzentration im Cytoplasma, Phy1 dagegen wurde fast ausschließlich im Cytoplasma gefunden. Eine direkte Interaktion von Wco1, Wco2 und Phy1 konnte über Hefe-2-Hybrid-Studien jedoch nachgewiesen werden. Auch die Bedeutung von Licht allgemein und von Wco1 und Phy1 im Speziellen wurde für verschiedene Entwicklungsprozesse von U. maydis analysiert. Blaues und dunkelrotes Licht hatten einen geringen Einfluss auf die Ausbildung von Konjugationshyphen und diese Lichtabhängigkeit war in ∆wco1 bzw. ∆phy1 Deletionsmutanten aufgehoben. Auf die Fähigkeit von kompatiblen U. maydis Zellen, Filamente auszubilden, hatten weder verschiedene Lichtbedingungen noch die Deletion von Wco1 oder Phy1 eine Auswirkung. Für die Symptomausbildung infizierter Maispflanzen konnte eine geringe Bedeutung von Wco1 festgestellt werden. Auf die Entwicklung von U. maydis haben Licht und die Photorezeptoren Wco1 und Phy1, zumindest in den hier verwendeten experimentellen Bedingungen, somit nur einen geringen regulatorischen Effekt.
Physical Description:128 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2020.0533