Einfluss von Xyloglucan Endotransglucosylasen/Hydrolasen auf die Wurzelentwicklung in Arabidopsis thaliana (L.) HEYNH.

Xyloglucane sind Bestandteile der Zellwand Höherer Pflanzen und gehören zu den Hemizellulosen. Xyloglucan Endotransglucosylasen/Hydrolasen (XTHs) sind Enzyme, die spezifisch Xyloglucane spalten und ligieren. Daher wird angenommen, dass sie an der Bildung und Modifizierung primärer Zellwände beteiligt sind und dabei eine wichtige Rolle bei der kontrollierten Expansion von Zellen einnehmen. Im Genom von Arabidopsis sind 33 XTHs identifiziert worden, ihre genaue Funktion ist jedoch weitgehend ungeklärt. Um einen Einblick in die Rolle von XTHs bei der Etablierung der Wurzelarchitektur zu erlangen, wurden XTH15, XTH16, XTH17, XTH18 und XTH19 untersucht. Für genetische Analysen wurden Einfach- und Mehrfach-KO-Linien identifiziert. Da für XTH16 und XTH18 keine KO-Linien zur Verfügung standen, wurden diese mit Hilfe des CRISPR/Cas9-Systems generiert. Es zeigte sich, dass der Funktionsverlust von XTH16 oder XTH18 dazu führt, dass Zellen der Lateralwurzeln weniger stark wachsen, wodurch die Lateralwurzeln von xth16- und xth18-Keimlingen insgesamt kürzer bleiben. Um eine Beteiligung von XTH16 und XTH18 an der Zellstreckung zu untermauern, wurden Hypokotyle etiolierter Keimlinge untersucht, da diese postembryonal ausschließlich durch Zellstreckung wachsen. Es wurde jedoch in den KO-Linien keine Veränderung des Streckungswachstums beobachtet, sodass von einer spezifischen Funktion von XTH16 und XTH18 in wachsenden Lateralwurzelzellen ausgegangen werden kann. Des Weiteren zeigte die Analyse der Expression auf, dass XTH15 und XTH16 während der Blütenentwicklung eine starke Expression in den reproduktiven Organen aufweisen. Beim Funktionsverlust einer oder beider Gene konnte eine verminderte Anzahl von Samenanlagen festgestellt werden. Dies könnte auf eine Funktion von XTH15 und XTH16 an der Entwicklung des Gynoeceums hinweisen. Trotz der hohen Sequenzähnlichkeit zueinander, scheinen die fünf XTH-Gene differenzierte Funktionen in der Entwicklung der Pflanze entwickelt zu haben