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Analyse der Proteinkomposition der Verdauungsflüssigkeit aus Kannen von Nepenthes sp.

Rottloff, Sandy - Friedrich-Schiller-Universität Jena (2012)


Karnivore Pflanzen besiedeln meist nährstoffarme Standorte und sind darauf angewiesen ihre Nährstoffe von Arthropoden zu beziehen. Um Insekten effektiv zu fangen und zu verdauen hat die Gattung Nepenthes ein spezialisiertes Fangorgan entwickelt. Diese sogenannten Gleitfallen sind aus der Blattspreite gebildete, becherförmige Kannen und dienen neben dem Anlocken und Fangen auch dem Verdauen der Beute. Letzteres erfolgt über pflanzeneigene Enzyme des Kannensekrets, welches von multizellularen Drüsen produziert wird. Neben hydrolytischen Enzymen enthält die Kannenflüssigkeit auch Proteine mit antimikrobiellen Eigenschaften.

In der hier vorliegenden Arbeit wurden zwei Verdauungsproteine, eine Chitinase aus N. rafflesiana (NrChit1) und ein Thaumatin-like protein aus N. gracilis (NgTLP), heterolog exprimiert und biochemisch charakterisiert. Weiterhin konnten die kodierenden Gene aus acht verschiedenen Nepenthes-Arten kloniert werden. Die abgeleiteten Aminosäuresequenzen beider Proteine zeigen Übereinstimmungen von mindestens 93 %. Aufgrund der putativen Signalpeptide werden beide Proteine höchstwahrscheinlich in die Kannenflüssigkeit sekretiert. Transkriptanalysen über Real-time PCR zeigten, dass die Expression von NgTLP und NrChit1 durch Beutefang induzierbar ist. Die Gene werden neben den sekretorischen Zellen der Drüsen v.a. im epidermalen Gewebe der Verdauungszone hoch reguliert. Weiterhin wurde eine neue Präparationstechnik basierend auf einer Mikrodissektionsplattform etabliert, welche es ermöglicht verschiedene Gewebearten der Verdauungszone der Kannen zu isolieren. Über diese Technik können z.B. bestimmte Gene direkt aus den Drüsen über PCR detektiert werden. Weiterhin war es möglich nach der Präparation intakte RNA aus dem sekretorischen und epidermalen Gewebe für Expressionsstudien zu extrahieren, wie erfolgreich an den Real-time PCR und AFLP- (amplified fragment length polymorphism) Experimenten gezeigt werden konnte.


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