@phdthesis{Marten2008,
  author    = {Marten, Holger},
  title     = {Rolle und Regulation von Anionenkan{\"a}len w{\"a}hrend der Stomabewegung als Reaktion auf Licht, CO2 und Wasserstress},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-29349},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Die Stomata in der Epidermis von Pflanzen sind Poren, die den Gasaustausch mit der Atmosph{\"a}re regulieren. Die {\"O}ffnungsweite der Stomata kann ver{\"a}ndert werden, was eine Optimierung der CO2 Aufnahme f{\"u}r die Photosynthese erm{\"o}glicht und gleichzeitig den Wasserverlust durch Transpiration minimiert. Um diese Funktion zu erf{\"u}llen, k{\"o}nnen Stomata verschiedene Stimuli wie Wasserstress (durch Abscisins{\"a}ure), Licht und CO2 wahrnehmen. Die oben genannten Reize f{\"u}hren dann zu einer Aufnahme oder Abgabe von osmotisch aktiven Substanzen in zwei Schließzellen, welche die Stoma{\"o}ffnung kontrollieren. Die Rezeptoren zur Wahrnehmung dieser Stimuli, die intrazellul{\"a}ren Signalwege und die beteiligten Ionentransportproteine in den Schließzellen sind nur l{\"u}ckenhaft bekannt. In dieser Arbeit lag ein Hauptaugenmerk auf der Rolle von Anionenkan{\"a}len der Plasmamembran bei Stomabewegungen, sowie auf den Signalwegen welche diese Kan{\"a}le steuern. Die Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le wurde mit der DEVC (Double Electrode Voltage Clamp) Einstich-Methode in Schließzellen in der intakten Pflanze gemessen, kombiniert mit Calcium Imaging durch den Ca2+ Indikator Farbstoff FURA2. Stomaschlussreaktionen werden durch Abscisins{\"a}ure (ABA), CO2 und Dunkelheit induziert und bei allen drei Stimuli konnten wir in Nicotiana tabacum eine Aktivierung von Anionenkan{\"a}len beobachten. Das f{\"u}hrt zu Anionenefflux aus den Schließzellen und einer Depolarisation der Plasmamembran, was wiederum Kalium-Efflux-Kan{\"a}le spannungsabh{\"a}ngig aktiviert. Der resultierende Verlust osmotisch aktiver Teilchen f{\"u}hrt dann zu Turgorabnahme der Schließzellen und Stomaschluss. Das zeitliche Muster der Anionenkanalaktivit{\"a}t bei dem Stomaschluss, ausgel{\"o}st durch CO2, Dunkelheit und ABA war bei allen Reizen {\"a}hnlich. Es zeigte sich eine charakteristische transiente starke und darauf folgende schw{\"a}chere Anionenkanalaktivit{\"a}t. Dieses konservierte Muster l{\"a}sst {\"U}berschneidungen bei der Signaltransduktion der verschiedenen Stimuli vermuten. Die gesteigerte Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le w{\"a}hrend der Reaktion auf ABA und Dunkelheit wurde in ungef{\"a}hr der H{\"a}lfte der Antworten von einem Anstieg der zytosolischen Ca2+ Konzentration begleitet. Bei beiden Stimuli scheinen somit Ca2+ abh{\"a}ngig und unabh{\"a}ngig Signale intrazellul{\"a}r weitergeleitet zu werden. Allerdings war der Effekt der Ca2+ Signale auf die Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le bei den beiden Stimuli unterschiedlich. Eine zytosolisch erh{\"o}hte Ca2+ Konzentration konnte bei Antworten auf ABA nicht mit einer erh{\"o}hten Anionenkanalaktivit{\"a}t in Verbindung gebracht werden, bei Dunkelheit hingegen wurde die Aktivit{\"a}t der Anionenkan{\"a}le in Anwesenheit von Ca2+ gesteigert. Die wichtige Rolle von Anionenkan{\"a}len beim Stomaschluss l{\"a}sst vermuten, dass ihre Deaktivierung eine Vorraussetzung f{\"u}r eine Stoma{\"o}ffnung ist. Blaulicht f{\"u}hrt bei niedrigen Photonen-Fluss Raten zu Stoma{\"o}ffnung und sollte daher Anionenkan{\"a}le inhibieren. {\"U}bereinstimmend damit konnten wir tats{\"a}chlich zeigen, dass Blaulicht in Schließzellen von Vicia faba und Arabidopsis thaliana Anionenkan{\"a}le deaktiviert. Diese Deaktivierung ist von den Phototropin-Blaulichtrezeptoren abh{\"a}ngig, da die Deaktivierung der Anionenkan{\"a}le in Arabidopsis thaliana phot1/phot2 Doppelmutanten nicht beobachtet werden konnte. Neben einer Blaulicht spezifischen Antwort {\"o}ffnen Stomata auch in Antwort auf photosynthetisch aktive Strahlung (PAR). Die PAR Wahrnehmung scheint zu einem wesentlichen Teil {\"u}ber Ver{\"a}nderungen der interzellul{\"a}ren CO2 Konzentration, ausgel{\"o}st durch die Photosyntheseaktivit{\"a}t des Mesophylls, stattzufinden (Roelfsema et al., 2002). In {\"U}bereinstimmung mit dieser Hypothese konnten wir in Schließzellen in Albino Blattarealen von Chlorophytum comosum und gebleichten Vicia faba keine Reaktion auf PAR beobachten, obwohl Schließzellen von Chlorophytum comosum in Albino Bereichen funktionierende Chloroplasten besitzen. Die Rolle von CO2 bei der PAR Antwort haben wir des Weiteren in NtMPK4 antisense Pflanzen untersucht. Stomata von NtMPK4 antisense Pflanzen haben nicht auf {\"A}nderungen in der atmosph{\"a}rischen CO2 Konzentration reagiert und zeigten eine stark reduzierte Antwort auf PAR. Diese Ergebnisse best{\"a}tigen die wichtige Rolle der intrazellul{\"a}ren CO2 Konzentration bei der PAR Antwort, sie zeigen aber auch, dass es anscheinend zus{\"a}tzlich zu CO2 noch ein weiteres PAR abh{\"a}ngiges Signal f{\"u}r Stoma{\"o}ffnung gibt.},
  subject      = {Elektrophysiologie},
  language  = {de}
}