Ein gene trap-System in Gerste (Hordeum vulgare L.) : Etablierung und Charakterisierung von gene trap-Linien

Abstract

Die Möglichkeiten der funktionellen Genomanalyse wurden durch die Entwicklung von modifizierten Insertionselementen, den sogenannten gene traps, erweitert. Gene trap-Konstrukte verfügen über ein Reportergen, dessen Expression von der Transkription des endogenen Gens abhängt in welchem das Konstrukt integriert ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass kein detektierbar veränderter Phänotyp für die Zuordnung von Genfunktion und Gensequenz notwendig ist, da ein vom Phänotyp unabhängiger Marker für die Genexpression generiert wird. Das Ziel dieser Arbeit war die Etablierung eines Transposon-basierten gene trap-Systems in Gerste. Dabei wurde erstmalig das für monokotyle Pflanzen optimierte gene trap-Konstrukt GTDsB (Bergmann und Lütticke, 2004) eingesetzt. Dieses basiert auf dem nichtautonomen Transposon Ds aus Mais und trägt das ß-Glukuronidase(GUS)-Reportergen. Durch Kreuzung von Transposase-exprimierenden Gerstenlinien und Linien mit GTDsB wurden gene trap(GT)-Linien etabliert. In diesen wurden die für das gene trap-System relevanten Eigenschaften, die Transposition von GTDsB und die Expression des Reportergens, untersucht. Southernblotanalysen haben gezeigt, dass GTDsB mit einer Frequenz von 11% (9/79) in der F1-Generation und 41% (79/191) in der F2-Generation transponiert. Mit einem histochemischen GUS-Assay von Blattstücken, Nodien, unbefruchteten Blüten, befruchteten Blüten, Körnern und Keimlingen konnte in 72 der 141 (50%) analysierten GT-F2-Pflanzen GUS-Expression detektiert werden. In 14 der 141 analysierten Pflanzen (10%) der GT-F2-Population gibt es Hinweise auf ein vererbbares Ereignis der GUS-Expression. Der Vergleich der hier ermittelten Frequenz der GUS-Expression mit den Frequenzen von gene trap-Systemen in Reis (Chin et al. 1999) und Arabidopsis (Sundaresan et al. 1995) deutet auf eine sehr effiziente Expression des GUS-Reporters. Die Ergebnisse dieser Arbeit weisen auf ein hohes Potential der etablierten gene trap-Linien für die Anwendung in einem gene trap-Ansatz in Gerste hin.