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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-86111
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/8611/


Kochersperger, Philip

Metabolic characterization of folate precursor pABA uncovers its folate independent activity on root growth of Arabidopsis thaliana

Die metabolische Charackterisierung der Folsäure-Vorstufe pABA enthüllt dessen Folsäure-unabhängige Aktivität auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis thaliana.

Dokument1.pdf (3.041 KB) (md5sum: 0ddac45f3073bdb0d60f15d13d61304a)

Kurzfassung in Englisch

Folates are essential cofactors acting as carrier of one carbon units during enzymatic reactions. The importance of folates is very well established for animal and human development, but remains uncharacterized in plants, the main source of folates. This
study demonstrates, that the folate precursor pABA, besides its canonical role in folate biosynthesis, acts as a regulator of root development in Arabidopsis thaliana.
When exogenously applied, pABA promotes root hair growth, lateral and adventitious root development while it inhibits main root growth. In addition, pABA treated plants display a hypergravitropic root response. Importantly, tetrahydrofolate, the final product of folate biosynthesis has none of these activities. Endogenous pABA levels are under strict control of UGT75B, which encodes a pABA glycosyltransferase.
Overexpressing this gene results in dramatic root growth defects, which can be rescued by exogenous pABA. Conversely, down regulating UGT75B renders plants hypersensitive to pABA. Taken together, this study introduces pABA as a novel regulator of plant growth and also demonstrates for the first time the requirement for de novo synthesis of folates in roots. Finally, this data preclude for a relationship between pABA activity and auxin homeostasis in plants.


Kurzfassung in Deutsch

Die hier präsentierte Doktorarbeit charakterisiert eine bisher unbekannte Aktivität von p-Aminobenzoesäure (pABA), einer Vorstufe der Folsäure, und begründet damit eine neue Denkweise über den klassische Folsäuresyntheseweg.
Die Zugabe von pABA zu Keimlingen von Arabidopsis thaliana bedingt eine Verminderung des Wurzelwachstums, eine Zunahme von Lateral- und Adventivwurzeln, eine Induzierung des Wurzelhaarwachstums und ein hypergravitropische Wurzelwachstum. Da diese Phänotypen ähnlich zu der Behandlung mit dem Pflanzenhormon Auxin sind, wurde die Interaktion von pABA und Auxin im Zuge des Wurzelwachstums untersucht. Interessanterweise besitzt pABA selbst eine Auxin ähnliche Aktivität, da die pABA Resistenz bestimmter Auxinmutanten und weitere physiologische Experimente dies implizieren. Zudem gehört pABA der Molekülgruppe der Benzoesäurederivaten an, die aufgrund ihrer chemischen Grundstruktur bereits zahlreiche bekannte Auxine beinhaltet.
Diese Doktorarbeit zeigt, dass das Wurzelwachstum sowohl durch appliziertes als auch durch pflanzlich produziertes pABA beeinflusst wird, was eng verbunden mit dem Auxin Reaktionsweg und unabhängig von Folsäure stattfindet. Appliziertes pABA inhibiert die Aktivität des natürlichen Auxins Indol-3-essigsäure auf die Wurzel.
Die native Aktivität von pABA wirkt daher sehr wahrscheinlich auch auf das Pflanzenhormon Auxin, das in seiner Aktivität beeinflusst wird.
Diese Resultate wurden durch die genetische Charakterisierung des Metabolismus von pABA generiert, welche die pABA-Synthese, pABA-Veresterung und pABAFusion zu Folsäure umfasste. Im Zuge dessen konnte auch die lang erwartete Wichtigkeit des Folsäuresynthesewegs für das generelle Wurzelwachstum gezeigt und zudem die Rolle der pABA-Veresterung, welche bislang als nicht essentieller pABA-Speicher angesehen wurde, neu definiert werden. Die pABA-Veresterung ist die wichtigste Kontrollinstanz, die die Aktivität von pABA in der Wurzel reguliert.
Interessanterweise scheint die Wurzelepidermis das Schlüsselgewebe für die Aktivität von pABA zu sein, welche das Hauptwurzelwachstum, den Wurzelgravitropismus sowie das Wurzelhaarwachstum von Arabidopsis thaliana beeinflusst.


SWD-Schlagwörter: Arabidopsis thaliana , Folsäure , Auxin , Metabolismus , Wachstum
Freie Schlagwörter (deutsch): Arabidopsis thaliana , Folsäure , Auxin , Metabolismus , Wachstum
Freie Schlagwörter (englisch): Root growth , folate , benzoic acid , auxin , metabolism
Institut: Institut für Biologie 2
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Palme, Klaus (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 04.05.2012
Erstellungsjahr: 2012
Publikationsdatum: 13.06.2012
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