In der vorliegenden Arbeit wurde für die Modellpflanze Arabidopsis thaliana die Doppelstrangbruch (DSB) Reparatur durch illegitime und homologe Rekombination charakterisiert. Zur Analyse der illegitimen Rekombination wurde in transgenen Arabidopsispflanzen mittels des selten schneidenden Restriktionsenzyms I-SceI DSBs in einem negativen Selektionsmarkergen induziert. Nach der Selektion auf den Verlust der Markergenfunktion wurden vierzig durch die DSB Reparatur neuverknüpfte Gensequenzen isoliert und sequenziert. Die meisten rekombinierten Moleküle wiesen Deletionen zwischen 1400 und 2300 Basenpaaren auf. Homologe Sequenzbereiche von wenigen Nukleotiden konnten in den meisten Fällen an den neu entstandenen Verknüpfungsstellen gefunden werden. Das Ergebnis der DSB Reparatur zwischen den beiden dikotyledonen Pflanzen Arabidopsis und Tabak, die sich um mehr als zwanzigfach in ihrer Genomgröße unterscheiden, wurde verglichen. Dabei konnten überraschende Sequenzspezifische Unterschiede entdeckt werden. In Arabidopsis waren die Deletionen im Durchschnitt länger als im Tabak. In diese Deletionen hatten, nicht wie häufig beim Tabak, "Fillersequenzen" insertiert. Die gefundenen Unterschiede in der DSB Reparatur mögen auf der eine Seite eine Ursache für die kleine Genomgröße von Arabidopsis darstellen, auf der anderen mögen sie auch für die größere Komplexität des Tabakgenoms mitverantwortlich sein. Um die DSB Reparatur durch homologe Rekombination zu untersuchen wurden ein Zweikomponentensystem entwickelt. Auf der einen Seite wurden ein Rekombinationssubstrat hergestellt, dass zwischen überlappende nicht funktionelle Hälften eines β-Glucuronidasegens eine I-SceI Schnittstelle insertiert hatte, auf der anderen Seite eine Expressionskassette, in der das I-SceI Gen unter der Kontrolle des DMC1 Promoters in planta exprämiert wurde. Da der DMC1 Promoter sowohl die Expression in der Meiose als auch in meristematischen und embryonalen Zellen bewirkt, war es so prinzipiell möglich die homologe Rekombination im somatischen, im germinalen und im meiotischen Gewebe zu induzieren. Tatsächlich führte im somatischen Gewebe die Anwesenheit der I-SceI Expressionskassette zu einer starken Erhöhung der Rekombinationsfrequenz (um zwei Größenordnungen). Dies deutet darauf hin, dass homologe Rekombination ein wichtiger Weg der DSB Reparatur in Pflanzen sein kann, wenn sich homologe Sequenzen in der Nähe des Bruches befinden. Die für das Rekombinationssubstrat homozygote Linien wiesen eine 1,27 bis 1,6 mal höhere Frequenz auf als die heterozygote Linien. Rekombinationsereignisse in der meiotischen oder generativen Phasen führen zu Nachkommen, die in all ihren Zellen ein rekombiniertes ß-Glucuronidasegen aufweisen. Die Anwesenheit der I-SceI Expressionskassette führte zu einem drastischen Anstieg von solchen Rekombinationsereignissen. Die Frequenz solcher Ereignisse war im Falle von homozygoten Elternpflanzen 5 bis 6 mal höher als bei Pflanzen, die für das Rekombinationssubstrat heterozygot waren. Dies deutet tatsächlich auf DSB-induzierte meiotische Rekombinationsereignisse hin, da nur bei dieser Art von Rekombination allelische Sequenzen bevorzugt rekombinieren.
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