A bioinformatic study on transcriptome conservation patterns in animal and plant development - [kumulative Dissertation]

Abstract

Das embryonale Sanduhrmodell beschreibt die morphologische Beobachtung, dass sich Tierembryonen verschiedener Spezies in der mittleren Embryonalentwicklung morphologisch ähneln. Obwohl Pflanzen kein morphologisches Sanduhrmuster besitzen, konnten wir kürzlich nachweisen, dass die Modellpflanze Arabidopsis thaliana einem transkriptionellen Sanduhrmuster folgt. Um die Gemeinsamkeiten des Tier- und Pflanzenmusters zu untersuchen, studierte ich die aktive Erhaltung dieser Muster in heute lebenden Tieren und Pflanzen. Nachfolgend untersuchte ich, ob die zweit wichtigsten Phasenwechsel im Lebenszyklus von Arabidopsis, Keimung und reproduktives Wachstum, auch transkriptionellen Sanduhrmustern folgen oder nicht. Die Resultate deuten darauf hin, dass embryonale Sanduhrmuster aktiv erhalten werden und mit wichtigen Phasenwechseln im Lebenszyklus assoziiert sind und nicht wie ursprünglich gedacht mit der Entwicklung der Körpergrundgestalt.

The developmental hourglass model depicts the observation that animal embryos converge to a common form during mid embryogenesis. Although plants do not exhibit a morphological hourglass pattern, we recently reported the existence of a transcriptomic hourglass pattern for the model plant Arabidopsis thaliana. To investigate the commonalities between the transcriptomic hourglass patterns in animals and plants I investigated whether or not transcriptomic hourglass patterns are actively maintained in extant species and whether plant hourglass patterns are also present postembryonically. As a result, I found that indeed hourglass patterns are actively maintained in extant species and that the two main phase changes during the life cycle of Arabidopsis, germination and flowering, are also associated with transcriptomic hourglass patterns. These results suggest that hourglass patterns in plants are decoupled from body plan establishment and mark general transitions during development.