Vergleichende Analyse der Blütentranskriptome von Vitis vinifera ssp. sylvestris und Vitis vinifera ssp. vinifera

Die unterschiedliche Geschlechtsrealisierung in der getrenntgeschlechtlichen Wildform Vitis vinifera ssp. sylvestris und in der hermaphroditischen Form der Kulturrebe Vitis vinifera ssp. vinifera ist ein komplexer, bis heute nicht aufgeklärter Vorgang. Aufgrund des zweigeschlechtlichen Grundzustandes der Blüten beider Subspezies wird davon ausgegangen, dass die Ausprägung und Aufrechterhaltung der unterschiedlichen Geschlechter während der Domestizierung auf einer Änderung spezifischer Genexpressionen beruht. In dieser Arbeit wurde zum ersten Mal der erfolgreiche Versuch unternommen, durch Hochdurchsatzsequenzierungen mit der Next Generation Sequencing (NGS) Technologie ein vollständiges Expressionsprofil der geschlechtsspezifischen Blütenorgane aus je einem hermaphroditischen bzw. den männlichen und weiblichen Individuum zu Beginn der Anthese zu erstellen. Dabei lag der Fokus vor allem auf der Frage, welche Gene einen differenziellen Einfluss auf die dauerhafte Ausprägung der eingeschlechtlichen und hermaphroditischen Blüten haben, selbst nach der abgeschlossenen Blütenentwicklung. Weiterhin wurde die Aussagekraft der rein auf bioinformatischen Berechnungen beruhenden Genexpressionen durch eine weitere Expressionsstudie mittels quantitativer Real Time-PCR überprüft. Mit Hilfe einer funktionellen Eingruppierung der differenziell exprimierten Gene konnten einige identifiziert werden, die allgemein mit der Blütenentwicklung oder speziell mit der Entwicklung geschlechtsspezifischer Organe in Verbindung stehen. Die Ergebnisse lassen auf zwei Gene schließen, die aufgrund ihrer differenziellen Expression in den Blütenorganen der verschiedenen Geschlechter möglicherweise einen Einfluss auf die Geschlechtsrealisierung haben. Dabei ist das Gen kodierend für das Protein RADIALIS-like 1 für die korrekte Ausprägung der Fruchtknoten zuständig, das Gen mit dem Proteinprodukt AGAMOUS-like Protein 8 Homolog für die der Staubblätter. Eine vollständige Erklärung des gesamten Mechanismus der Geschlechtsrealisierung kann nicht gegeben werden, da weiterhin mögliche Gegenspieler zu den bisher identifizierten Genen gesucht werden, die an der Unterdrückung der Ausprägung des jeweils anderen geschlechtsspezifischen Organs in den eingeschlechtlichen Blüten beteiligt sein können. Die Analysen und Vergleiche der bisherigen veröffentlichen Ergebnisse zur Geschlechtsbestimmung bei Vitis offenbaren deutliche Abweichungen zu den in dieser Arbeit erhaltenen Erkenntnissen. Die Lage der geschlechtsbestimmenden Region ist bis heute nicht eindeutig geklärt, da auch die hier genannten potenziellen Kandidatengene der Geschlechtsrealisierung nicht auf Chromosom 2 liegen, welches die geschlechtsbestimmende Region enthalten soll. Demzufolge bedarf es auch hier weiterer Forschungsarbeit. Wenn auch der Mechanismus der Geschlechtsrealisierung weiterhin nicht geklärt ist, konnten durch diese Arbeit mögliche Kandidatengene herausgearbeitet werden, die eine Grundlage für weitere Untersuchungen bieten. Dabei wäre unter anderem eine Expressionsanalyse dieser Gene in den geschlechtsspezifischen Organen über die gesamte Entwicklung der Blüten hinweg wünschenswert.The mechanism of sex determination in the wild form of Vitis sylvestris with separate sexes and the hermaphroditic cultivars of Vitis vinifera is more complex than expected. Based on the bisexual starting point it is possible that the shaping of three different sexes during domestication depends on differential gene expression. This work represent the first successful attempt to construct nearly complete profiles with the Next Generation Sequencing Technology (NGS) of the gender-specific tissues from the three flower sexes in Vitis. The focus was mainly on the question which genes have a different expression in the unisexual and bisexual flowers, even after the complete flower development. Furthermore, the significance of gene expression, which based solely on bioinformatics calculations, verified by a further study using quantitative real-time PCR. With the help of functional grouping of the differential expressed genes, some candidates could be identified to be involved in flower development. The results show up two candidates, which due to their different expression in the flower organs may have an impact on the gender realization. The gene coding for the RADIALIS-like 1 protein, is the one for the correct shaping of the fruit nodes and the gene with the protein product AGAMOUS-like 8 homolog for the stamens. A complete explanation of the whole mechanism of sex realization cannot be given, as there are still potential opposers to the identified genes involved in the suppression of the different gender - specific organ in the unisexual flowers. Compared to the results published so far for sex determination in Vitis reveal clear deviations from the findings obtained in this thesis. The position of the sex-determining region has not been clarified to date, since the potential candidate genes of the sexual realization mentioned here are not based on chromosome 2, which should contain the gender-determining region. As a result, further research is necessary. Even if the mechanism of gender realization is still not clarified, this work has enabled the elaboration of possible candidate genes, which provide a basis for further studies. An expression analysis of these genes in the gender-specific organs would be desirable over the entire development of the flowers