The promoter from SlREO, a highly-expressed, root-specific Solanum lycopersicum gene, directs expression to cortex of mature roots

Root-specific promoters are valuable tools for targeting transgene expression, but many of those already described have limitations to their general applicability. We present the expression characteristics of SlREO, a novel gene isolated from tomato (Solanum lycopersicum L.). This gene was highly expressed in roots but had a very low level of expression in aerial plant organs. A 2.4-kb region representing the SlREO promoter sequence was cloned upstream of the uidA GUS reporter gene and shown to direct expression in the root cortex. In mature, glasshouse-grown plants this strict root specificity was maintained. Furthermore, promoter activity was unaffected by dehydration or wounding stress but was somewhat suppressed by exposure to NaCl, salicylic acid and jasmonic acid. The predicted protein sequence of SlREO contains a domain found in enzymes of the 2-oxoglutarate and Fe(II)-dependent dioxygenase superfamily. The novel SlREO promoter has properties ideal for applications requiring strong and specific gene expression in the bulk of tomato root tissue growing in soil, and is also likely to be useful in other Solanaceous crop

Sink specific overexpression of the plant cell wall invertase CIN1 in Arabidopsis and Tobacco

Zellwandinvertasen spielen eine Schlüsselrolle bei der Phloementladung und der Bildung von ‚sink’-Stärke in Pflanzen. Durch die hydrolytische Spaltung der Saccharose wird eine Wiederaufnahme in das Phloem verhindert. So wird gewährleistet, dass im Apoplasten Fructose und Glucose für die Aufnahme durch Monosaccharidtransporter (STP) in die ‚sink’-Zellen zur Verfügung stehen. In der vorliegenden Arbeit wurde untersucht, ob die ‚sink’-Stärke der Wurzeln und des Embryos durch die spezifische Überexpression der pflanzlichen Zellwandinvertase (cwINV) CIN1 in Pflanzen steigerbar ist und ob ein Phänotyp beobachtet werden kann. Weiterführend sollte geklärt werden, ob die Coexpression des Monosaccharidtransporters AtSTP6 zu weiteren Veränderungen des Phänotyps führt. Für die wurzelspezifische Expression in Arabidopsis wurde in dieser Arbeit das pyk10C-Promotorfragment verwendet. Die Promotoraktivität des VfSUT1P-Fragments wurde in Arabidopsis und Tabak bestätigt und für die Expression von CIN1 im Embryo von Tabak verwendet. Die morphologische und physiologische Analyse von ppyk10C::CIN1 Pflanzen ergab eine Zunahme der Wurzel- und Spross-Masse (bei unverändertem Verhältnis) gegenüber dem Wildtyp. Die Zunahme der Biomasse konnte auf eine größere Anzahl an Seitenwurzeln bzw. Blütensprosse und Rosettenblätter zurückgeführt werden. Außerdem blühten ppyk10C::CIN1 Transformanten etwa drei bis fünf Tage früher als der Wildtyp. Die cwINV-Aktivität in den Wurzeln von ppyk10C::CIN1 Transformanten war gegenüber Wildtyp erhöht und korrelierte mit den Daten aus semiquantitativen Expressionsanalysen und der Ausprägung des Phänotyps. Die wurzelspezifische Coexpression von CIN1 und STP6 führte zu keiner weiteren Veränderung des Phänotyps im Vergleich zur Ausgangs Transformanten Linie. Dies lässt den Schluss zu, dass die Transportkapazitäten der STPs nicht limitierend sind und die ‚sink’-Stärke durch die cwINV-Aktivität gesteuert wird. Die embryospezifische Expression von CIN1 in Tabak führte zu keinen sichtbaren phänotypischen Veränderungen. Die Analyse der Samenkapseln ergab, dass die SUT1P::CIN1 Pflanzen bei einem leicht erhöhtem Samengesamtgewicht auch eine höhere Anzahl an Samen je Kapsel hatten. Die Masse der ein-zelnen Samen war jedoch signifikant geringer als beim Wildtyp.Plant cell wall invertases play a key role in phloem unloading and in the formation of sink strength. Hydrolytic splitting of sucrose prevents its reuptake into the phloem. Via monosaccharide transporters (STP), fructose and glucose are taken up from the apoplast into the surrounding sink cells. The present work investigates whether the sink strength of roots and embryo can be increased by specific over expression of the plant cell wall invertase (cwINV) CIN1 and whether a phenotype can be observed. Furthermore it should be clarified, whether the coexpression of the monosaccharide transporter AtSTP6 excites further phenotypic changes. For this experiment the pyk10C-promoter fragment was used for the root-specific expression in Arabidopsis. The seed specificity of the VfSUT1-promoter fragment was confirmed in arabidopsis and tobacco and used for the expression of CIN1 in the embryo of tobacco. Morphological and physiological analysis of ppyk10C::CIN1 plants resulted in an increase in root and shoot mass (ratio remained unchanged) compared to wildtype. Whereas this increase in total plant mass could be attributed to a larger number of side roots and/or branches and rosette leaves. In addition ppyk10C::CIN1 transformants flowered about three to five days earlier than wildtype. In proportion to wildtype the cwINV activity in the roots of ppyk10C::CIN1 transformants was increased what correlated both with data from semi-quantitative expression analyses and the phenotypes’ development. Root specific coexpression of CIN1 and STP6 did not bring about further changes in phenotype, compared to the initial transformant line. This permits the conclusion that the transportation-capacities of the STPs are not limiting and that sink strength is committed by the cwINV activity. In tobacco the embryo-specific expression of CIN1 did not show any visible phenotype. Analyzing the seed capsules of SUT1P::CIN1 plants presented a slightly increased total seed weight and a higher number of seeds per capsule. However, masses of single seeds were significantly lesser than the wildtypes’

Personalien

PERSONALIEN Personalien ([1]) Einband ( - ) Titelseite ([1]) Text ([3]