DBG · Nachwuchsförderung

Eva Laura von der Heyde

Eva Laura von der Heyde erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Bielefeld im Jahr 2015 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.

Titel der ausgezeichneten Arbeit

"Untersuchung artspezifischer Genfamilien in Volvox carteri"

Sie identifizierte und untersuchte diejenigen Genfamilien der vielzelligen Grünalge Volvox carteri, die im Laufe der Evolution von einzelligen Organismen zu Vielzellern neu entstanden sind und die somit für vielzelliges Leben von entscheidender Bedeutung sein könnten.

Die Evolution von Vielzelligkeit und der damit verbundenen Arbeitsteilung zwischen verschiedenen Zelltypen erforderte vermutlich sowohl die Veränderung verfügbarer Gene als auch die Entwicklung neuer Gene aus zuvor nicht-kodierenden Genomabschnitten.

Durch den Vergleich des Genoms der vielzelligen Grünalge Volvox carteri mit dem ihres einzelligen Verwandten Chlamydomonas reinhardtii konnten neu entstandene und stark veränderte Gene identifiziert werden. Einige dieser Gene, welche keine Ähnlichkeit zu Genen in Chlamydomonas oder anderen einzelligen Algenarten aufweisen, wurden auf genomischer und transkriptioneller Ebene eingehend untersucht. Außerdem wurde ein Promotor-Reportergen-Konstrukt für die Anwendung in Volvox carteri etabliert, welches weiterführende Untersuchungen ermöglicht. Dieses Konstrukt besteht aus dem induzierbaren Nitratreduktase-Promotor und einem biolumineszenten Reportergen, dem Gen der Luziferase aus Gaussia princeps.

Die Ergebnisse dieser Arbeit haben gezeigt, dass die Gruppe der potentiell Volvox-spezifischen Gene, welche im Zuge des Volvox-Genomprojektes identifiziert wurde, Gene enthält, die sich bezüglich Alter, Entstehung, Funktion und Verbreitung deutlich voneinander unterscheiden. Die erhaltenen Daten deuten darauf hin, dass einige der untersuchten Gene tatsächlich spezifisch für vielzellige Volvocales sind. Der positive Expressionsnachweis und die Existenz eines relativ langen, offenen Leserasters zeigen, dass es sich um echte Gene und nicht um Artefakte der Genvorhersage handelt. Somit konnten vielversprechende Kandidaten für weiterführende Studien identifiziert werden. Zukünftige Analysen sollen zeigen, inwieweit diese Genfamilien an der Entstehung charakteristischer Eigenschaften dieser Abstammungslinie beteiligt waren und welche Rolle sie bei der Entwicklung von Vielzelligkeit, Oogamie oder Zelldifferenzierung gespielt haben könnten.

Teile der Arbeit wurden veröffentlich in

von der Heyde, E. L., Klein, B., Abram, L., & Hallmann, A. (2015). The inducible nitA promoter provides a powerful molecular switch for transgene expression in Volvox carteri. BMC Biotechnology, 15(1), 5.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4339647/

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Eva Laura von der Heyde fertigte die Arbeit in der Abteilung für Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen bei Prof. Dr. Armin Hallmann an.


Lichtmikroskopische Aufnahme der Alge Volvox carteri während der embryonalen Zellteilungen (links) und im adulten Stadium (rechts). Die vielzelligen Grünalgen besitzen zwei verschiedene Zelltypen. An der Kugeloberfläche befinden sich etwa 2000 kleine, somatische Zellen (Körperzellen), welche sowohl einfache „Augen“, als auch je zwei Flagellen zur Fortbewegung besitzen. Die einzelnen somatischen Zellen sind den einzelligen Vorfahren der Volvocales vermutlich sehr ähnlich. Innerhalb der Sphäroide befinden sich deutlich größere, reproduktive Zellen, die sich durch eine Reihe von Zellteilungen zu den Tochtersphäroiden der nächsten Generation entwickeln. Foto: Eva L. von der Heyde