Mutanten von Arabidopsis mit Defekten in der Auxin-Signaltransduktion

Pflanzen als sessile Organismen mußten im Laufe ihrer Entwicklung eine Reihe von Mechanismen entwickeln, die ihnen das Überleben an ihrem Standort auch bei Änderungen ihrer Umweltbedingungen erlaubt. Die Entwicklung einer Pflanze kann deshalb als permanentes Wechselspiel zwischen variablen externen Parametern und Adaptation der Pflanze an diese Bedingungen aufgefaßt werden. Eine Reihe von niedermolekularen Substanzen wurde als Regulatoren dieser Prozesse beschrieben. Eines dieser Phytohormone - Auxin - ist de facto an jedem regulativen Prozeß im Leben einer Pflanze beteiligt. Auch Initiation und Wachstum des Wurzelsystems werden entscheidend durch diese Hormonklasse beeinflußt. Jedoch: Im Gegensatz zu tierischen Organismen, wo molekulare Mechanismen der Erkennung und Wirkung von Hormonen zu einem gewissen Teil bereits charakterisiert sind, ist über entsprechende Mechanismen in Pflanzen so gut wie nichts bekannt. Seit einigen Jahren wird deshalb in weltweit führenden Laboratorien auf dem Gebiet der Pflanzenmolekularbiologie vermehrt an der Charakterisierung dieser Prozesse gearbeitet. Im Labor von Dr. Gerald Fink (Whitehead Institute/MIT, Cambridge, MA) wurden einige Mutanten mit Defekten in der Wurzelentwicklung von Arabidopsis thaliana isoliert. In einer Reihe von physiologischen Experimenten konnte der Antragsteller zeigen, daß eine dieser Mutanten vermutlich einen Defekt in dem - durch Auxin regulierten - Transport von Zuckern trägt. Auf molekularer Ebene sollen Transposon-tagging Experimente zur Isolation des betroffenen Genes führen. Dazu wurde ein Mais Transposon in das Erbgut von A. thaliana eingebracht. Springt das Transposon nun in ein Gen der Wirtspflanze, so wird die funktionelle Expression dieses Genes verhindert, was sich in einem entsprechendem Phänotyp der betroffenen Pflanze manifestiert. Nachdem die DNA-Sequenz des Transposons bekannt ist, kann mithilfe molekularer Techniken das Transposon mitsamt dem zerstörten Gen recht einfach isoliert werden. Somit ist es - im Gegensatz zu der sehr langwierigen, klassischen Methode des Chromosome Walkings - mit dieser Technik möglich, ein spezifisches Gen in vergleichsweise kurzer Zeit zu isolieren. Neben dem oben erwähnten Gen, soll eine Reihe von weiteren Faktoren dieses Auxinsignaltransduktionsweges isoliert werden. Dabei soll die auf dem Gebiet von Pflanzen völlig neue Methode des Suppressor-screenings verwendet werden. Dazu wurde wiederum das bereits angesprochene Mais Transposon in die oben beschriebene Mutante eingebracht. Springt das Transposon nun in ein Gen, welches im Signaltransduktionsweg des mutierten Genes aktiv ist, so wird der Phänotyp dieser Mutante unterdrückt (supprimiert). Durch erstmalige Anwendung dieser äußerst effizienten Methode in einem pflanzlichen Organismus sollte es möglich sein, in absehbarer Zeit funktionelle Wechselwirkungen verschiedener Gene des Auxinsignaltransduktionsweges zu beschreiben.