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Dissertation zugänglich unter
URN: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-68723
URL: http://scidok.sulb.uni-saarland.de/volltexte/2017/6872/


Investigating the role of the iron dependent bHLH039 transcription factor in coordinating Fe homeostasis in Arabidopsis thaliana

Untersuchung der Rolle des eisenabhängigen bHLH039 Transkriptionsfaktors bei der Koordinierung der Fe-Homöostase in Arabidopsis thaliana

Naranjo Arcos, Maria Augusta

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SWD-Schlagwörter: Eisen , Schmalwand <Arabidopsis> , Transkriptionsfaktor , Stress
Freie Schlagwörter (Deutsch): Eisen-Aufnahme , Eisenmangel , bHLH039
Freie Schlagwörter (Englisch): iron-uptake , transcription factors , oxidative stress
Institut: Fachrichtung 8.3 - Biowissenschaften
Fakultät: Fakultät 8 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät III
DDC-Sachgruppe: Naturwissenschaften
Dokumentart: Dissertation
Hauptberichter: Bauer, Petra (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 12.05.2017
Erstellungsjahr: 2017
Publikationsdatum: 26.07.2017
Kurzfassung auf Englisch: Plants perceive and react to their environment. Upon iron deficiency, plants activate the iron-deficiency machinery which is controlled by the master regulator FIT and its four interaction partners the bHLH038, bHLH039, bHLH100 and bHLH101 from the subgroup Ib(2). This work reports the influence of bHLH039 overexpression (39Ox) in iron uptake and homeostasis as well as in pathogen and high iron responses. Physiological investigation of 39Ox plants revealed that they exhibit iron-deficiency responses and simultaneously iron overload and oxidative stress. Crosses of 39Ox with FIT knock-out and FIT overexpression plants confirmed that FIT is essential for the activation of the iron-uptake machinery. A Catma v6 microarray was performed with 39Ox plants at + Fe and at -Fe. More than 700 FIT and Fe-regulated genes have been identified. This data showed that the expression of genes coding for proteins involved not only in the absorption, internal transport and storage of iron, but also in the circadian clock, light response, pathogen response and oxidative stress were greatly increased. GUS experiments indicated that the FIT promoter was more active when bHLH039 was overexpressed. Consequently, the binding of bHLH039 to the promoter of Fe-related genes was investigated. However, ChIP experiments showed no direct binding of bHLH39 to the different promoter regions of the tested genes. This work shows the importance of bHLH039 in the regulation of iron homeostasis and the processes mentioned above.
Kurzfassung auf Deutsch: Pflanzen empfinden und reagieren auf Umweltveränderungen. Bei Eisenmangel aktivieren die Pflanzen die Eisenmangel-Maschinerie, die vom Masterregulator FIT und seinen vier Interaktionspartnern bHLH038, bHLH039, bHLH100 und bHLH101 aus der Untergruppe Ib (2) gesteuert wird. Diese Arbeit befasst sich mit dem Einfluss der bHLH039 Überexpression (39Ox) auf die Eisenaufnahme und -homöostase sowie die Auswirkungen auf die Pathogen- und Eisenüberflussantwort. Durch Kreuzungen der Linie 39Ox mit FIT knock-out und FIT Überexpressionslinien wurde bestätigt, dass FIT eine zentrale Rolle in diesen Prozessen spielt. Mit einem Catma v6 Microarray wurden die Transkripton von 39Ox Pflanzen unter + Fe und - Fe untersucht und verglichen. Mehr als 700 Gene wurden identifiziert, welche unabhängig von FIT und Eisenversorgung reguliert werden. Eine umfassende Analyse dieser Daten zeigte, dass in 39Ox Pflanzen nicht nur Gene mit Beteiligung an Eisenaufnahme, -transport und -lagerung stark hochreguliert waren, sondern auch Gene, die in der circadian clock, der Pathogenantwort und bei oxidativen Stress eine Rolle spielen. Promotor-GUS Experimente zeigten, dass der FIT Promotor in 39Ox Pflanzen stärker aktiviert sein könnte. Auf dieser Grundlage wurde die Bindung von bHLH039 an die Promotoren von bekannten stark eisenmangelregulierten Genen wie FIT, IRT1, FRO2, AT3g12900, AT3g07720 und AT3g58810 untersucht. ChIP-Experimente gaben jedoch keine Hinweise auf eine direkte Bindung von bHLH39 an verschiedene Promotorregionen der getesteten Gene. Diese Arbeit zeigt die Bedeutung von bHLH039 bei der Regulierung der Eisenhomöostase und der oben erwähnten Prozesse.
Lizenz: Veröffentlichungsvertrag für Dissertationen und Habilitationen der Fakultät 8

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