Die mitochondriale DNA basaler TracheophytenMolekulare Evolution komplexer Genomstrukturen
Die mitochondriale DNA basaler Tracheophyten
Molekulare Evolution komplexer Genomstrukturen
Dokument öffnen (9.4MB)Art der Hochschulschrift
DissertationPrüfungsdatum
16.05.2011Datum der Veröffentlichung
26.05.2011Erstgutachter
Knoop, VolkerZweitgutachter
Quandt, DietmarMetadaten
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Inhalt
Aufgrund ihrer hohen Komplexität ist die Anzahl vollständig sequenzierter pflanzlicher mitochondrialer Genome (Chondrome) noch gering. Sie beschränkt sich auf die vollständig ermittelten mtDNA-Sequenzen einiger Angiospermen und einzelner Arten der Leber-, Laub- und Hornmoose und lediglich einer Art der Gymnospermen. Aus den basalen Gefäßpflanzengruppen (Tracheophyten), also den Bärlappgewächsen (Lycophyten) und den Farnen (Monilophyten), lagen bislang sogar noch gar keine vollständigen mtDNA-Sequenzen vor. Die Evolution der vielen molekularen Besonderheiten in den Chondromen der Landpflanzen war somit nur lückenhaft nachvollziehbar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde diese phylogenetische Lücke durch die vollständige mtDNA-Sequenzierung des Lycophyten Isoetes engelmannii begleitet durch eine umfassende Analyse seines mitochondrialen Transkriptoms und eine weitgehende Untersuchung der mtDNA des Monilophyten Gleichenia dicarpa gefüllt. Darüber hinaus wurde im Rahmen einer begleitenden Diplomarbeit das komplette mitochondriale Genom und Transkriptom des Lycophyten Selaginella moellendorffii ermittelt. Das Chondrom von I. engelmannii zeigt einen individuellen Trend zu einer kompakten genomischen Struktur mit extrem kleinen Introns und intergenischen Regionen, wohingegen die mtDNA des Schwestertaxons S. moellendorffii völlig gegensätzlich mit großen intergenischen Bereichen und Introns ausgestattet ist. In beiden Lycophyten allerdings wurden hoch rekombinante mitochondriale Genome gefunden. Diese führen zur Entstehung neuer mitochondrialer Eigenheiten, beispielsweise neuer trans-spleißender Introns - auch Gruppe I Introns in beiden Lycophyten - und dem Einbau "promisker" DNA aus dem Zellkern oder den Chloroplasten. Anhand der vollständigen mitochondrialen Transkriptomanalysen konnten in I. engelmannii über 1700 und in S. moellendorffii sogar über 2000 RNA Editing-Positionen identifiziert werden. Während in S. moellendorffii ausschließlich Cytidin-zu-Uridin-Konversionen zu finden sind, handelt es sich bei 20 % der Editing-Ereignisse in I. engelmannii um Austausche in Gegenrichtung von Uridin zu Cytidin. Als weitere Besonderheit wurde massives RNA Editing in I. engelmannii nicht nur in mRNAs sondern auch in tRNAs gefunden, während in der mtDNA von S. moellendorffii als völligem Novum für pflanzliche Chondrome alle Gene für tRNAs verloren gegangen sind. Die chondromale Komplexität ist offenbar in den Monilophyten noch weiter gesteigert. Große Regionen der mtDNA von G. dicarpa bestehen aus integrierten mobilen Elementen, u.a. acht "promisker" Retrotransposons. Diese wurden offenbar als kollaterales Ereignis massiver Transpositionen im Kerngenom auch in die mtDNA eingebaut.
Schlagwörter
mtDNA, Lycophyten, Monilophyten, RNA Editing, trans-spleißen, Retrotransposons, Lycophytes, Monilophytes, trans-splicing
Klassifikation (DDC)
580 Pflanzen (Botanik)Grewe, Felix: Die mitochondriale DNA basaler Tracheophyten : Molekulare Evolution komplexer Genomstrukturen. - Bonn, 2011. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-25492
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-25492
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