title: Monitoring of the environmental influence on stress regulated genes in oak
Creators: name: Schulz, Nadine Jeanette
Publisher: name: :none
Year: 2010

description: Ziel dieser Studie war die Charakterisierung der Stressantwort von Quercus robur auf Langzeittrockenstress und Wiederbewässerung auf Ebene der gesamten Pflanze. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden stressinduzierte Gene auf ihre Eignung für die Erstellung eines funktionellen Markersystems zur Selektion trockenstresstoleranter Eichen untersucht. Dazu wurden in einem dreijährigen Glashausversuch 5-jährige Eichenklone Langzeittrockenstress mit anschließender Regenerationsphase (Kontrollbedingungen) ausgesetzt. Es wurden Analysen auf morphologischer (Pflanzenentwicklung und –wachstum), physiologischer (Kohlenhydrate, Polyole, Prolin) und RNA-Ebene (cDNA-Microarray) durchgeführt. Das Experiment umfasste drei Behandlungen: 1) Kontrolle, 2) ein Jahr Trockenstress – ein Jahr Wiederbewässerung, 3) zwei Jahre Trockenstress - ein Jahr Wiederbewässerung. Die Applikation von Trockenstress führte zu Wachstumsreduktion und verändertem Austriebsverhalten, osmotischer Anpassung und Stärkeabbau, Verstärkung der Cuticula, Herunterregulation der Photosynthese, Induktion von Genen mit Schutzfunktion (chaperones) und Genen die in Seneszenz involviert sind. Wiederbewässerung hingegen führte zu einer Induktion/Erholung der Photosynthese, Herunterregulation von Genen mit Schutzfunktion und Genen die in Seneszenz involviert sind, langsamer aber starker Induktion von Wachstumsprozessen und Hochregulation von „rehydration-specific genes“. Quercus robur zeigte zum einen eine sehr spezifische Reaktion in Abhängigkeit von Intensität und Dauer des Trockenstresses zum anderen wurden Trockenstressvermeidung und –toleranz kombiniert. Diese Strategie ermöglicht eine vollständige Erholung der Pflanzen unter Wiederbewässerung. Kandidatengene für die Selektion trockenstressresistenter Eichen werden vorgeschlagen.
description: The objectives of this study were to characterize the response of Quercus robur to long-term drought stress and rewatering on the whole plant level. Based on these results easily applicable functional markers for the selection of trees with increased drought resistance level will be developed. In a three-year glasshouse experiment five year old clonally propagated oak plants from tissue culture were subjected to controlled drought stress and subsequent rewatering. Phenotypic parameters were monitored and leaf material was sampled in regular intervals for analyses of the transcriptome (cDNA-microarray), proteome and physiological parameters (carbohydrates, polyols, proline). The experiment comprised three treatments: 1) control, 2) one year drought followed by one year rewatering, 3) two years drought followed by one year rewatering. The application of drought stress led to growth reduction and change in flushing time, osmotic adjustment and starch degradation, reinforcement of the cuticula, repression of photosynthesis, and induction of genes with protective function and senescence associated genes. Rewatering resulted in the (early) recovery of photosynthesis, down-regulation of genes with protective function and senescence-associated genes, slow but strong induction of growth processes, and up-regulation of “rehydration-specific” genes. In conclusion, Q. robur displayed a very specific response depending on intensity and duration of the stress combining both drought avoidance and tolerance strategies. As a result plants were able to fully recover upon rewatering. Candidate genes for further selection of drought resistant oak trees are suggested.