@phdthesis{Fuchs2005,
  author    = {Fuchs, Ines},
  title     = {Die Rolle von Kaliumkan{\"a}len der AKT1-Unterfamilie f{\"u}r Kaliumaufnahme und gerichtetes Wachstum},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-15875},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {In vorausgegangenen Experimenten unseres Labors war bereits gezeigt worden, dass die Transkription des Kaliumaufnahmekanals ZMK1 durch IAA stimuliert wird und dass dieser eine wichtige Rolle f{\"u}r das differentielle Zellstreckungswachstum w{\"a}hrend der gravitropen Kr{\"u}mmung spielt. Dieser Annahme folgend wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob ZMK1 auch in phototrop stimulierten Maiskeimlingen am differentiellen Wachstum der Koleoptile beteiligt ist. Im Hinblick auf diese Fragestellung wurden folgende Erkenntnisse gewonnen: i. Auch in photostimulierten Keimlingen folgt die Transkription von ZMK1 dem endogenen IAA-Gradienten. Vor allem in der Koleoptilenspitze, wo die Umverteilung der freien IAA in die unbelichtete Flanke stattfindet, wurde der gr{\"o}ßte ZMK1-mRNA Gradient gemessen. ii. Der Kr{\"u}mmungswinkel photostimulierter Koleoptilen war erheblich kleiner als der ebenso lange gravitrop gereizter Keimlinge. Pflanzen, die auf einem Klinostaten einseitig mit Blaulicht bestrahlt worden waren, zeigten jedoch eine {\"a}hnlich starke Kr{\"u}mmung wie gravistimulierte Pflanzen. Der Einfluss der Schwerkraft verhinderte demzufolge eine st{\"a}rkere Kr{\"u}mmung photostimulierter Koleoptilen. iii. Die ausgepr{\"a}gtere Kr{\"u}mmungsreaktion von auf dem Klinostaten photostimulierten Maiskeimlingen war mit einer drastischen Auxinverschiebung in der Koleoptilenspitze und einer l{\"a}nger anhaltenden differentiellen Expression von ZMK1 verbunden. Die Wachstumsantwort der Keimlinge konnte daher direkt mit der Verteilung freier IAA und der daraus resultierenden Regulation von ZMK1 korreliert werden. iv. Die Wahrnehmung zweier verschiedener Reize (Schwerkraft, Blaulicht) m{\"u}ndet in einen gemeinsamen Signalweg, welcher zur Umverteilung endogenen Auxins innerhalb der Koleoptile und zur differentiellen Kaliumaufnahme {\"u}ber ZMK1 in den gegen{\"u}berliegenden Flanken f{\"u}hrt. Die hierdurch bedingte st{\"a}rker ausgepr{\"a}gte Zellstreckung in der unbelichteten Koleoptilenh{\"a}lfte hat schließlich die Kr{\"u}mmung des Keimlings zur Folge. Mit dem Ziel, auch den ZMK1-orthologen Kaliumkanal in einer der wichtigsten Nutzpflanzen, Reis, zu charakterisieren, wurden molekularbiologische und biophysikalische Analysen durchgef{\"u}hrt. Im Bezug auf die verfolgten Ziele dieser Arbeit lassen sich die gewonnenen Ergebnisse wie folgt zusammenfassen: v. Aus Oryza sativa-Keimlingsgewebe konnte das cDNA-Molek{\"u}l OsAKT1 isoliert und anhand der abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenz der AKT1-Unterfamilie des Shaker- Typs pflanzlicher Kaliumkan{\"a}le zugeordnet werden. vi. Die Transkripte von OsAKT1 wurden in Koleoptile und Wurzel 5 Tage alter Reiskeimlinge lokalisiert. Im Gegensatz zur Expression des AKT1-orthologen Kanals in Mais ZMK1 blieb die Transkription von OsAKT1 durch die Erh{\"o}hung exogenen Auxins in Koleoptilsegmenten unbeeinflusst. Demzufolge ist es unwahrscheinlich, dass OsAKT1 {\"a}hnlich wie ZMK1 eine wichtige Rolle w{\"a}hrend des auxininduzierten Streckungswachstums spielt. vii. Nach heterologer Expression in HEK293-Zellen wurde OsAKT1 als spannungsabh{\"a}ngiger, kaliumselektiver Einw{\"a}rtsgleichrichter charakterisiert, der durch Ca2+ und Cs+ geblockt und durch extrazellul{\"a}re Protonen aktiviert wird. {\"A}hnliche Eigenschaften konnten in Protoplasten beobachtet werden, die aus Keimlingswurzeln isoliert worden waren. Diese Ergebnisse legten den Schluss nahe, dass OsAKT1 der dominante Kaliumaufnahmekanal in Reiswurzeln ist. Keimlinge des verwendeten Reiskultivars waren in Reaktion auf Salzstress im Vergleich zu Kontrollpflanzen erheblich im Wachstum verz{\"o}gert und wiesen einen geringeren Kaliumgehalt auf. Dieser Ph{\"a}notyp wurde von einer Abnahme der OsAKT1-Transkripte und der Verringerung der durch OsAKT1 getragenen Kaliumstr{\"o}me in Wurzelprotoplasten salzbehandelter Keimlinge begleitet. Dieser Zusammenhang deutet darauf hin, dass die OsAKT1-vermittelte Aufnahme von Kalium {\"u}ber die Wurzel essentiell f{\"u}r das pflanzliche Wachstum und die Ionenhom{\"o}ostase salzgestresster Pflanzen ist.},
  subject      = {Mais},
  language  = {de}
}