@phdthesis{Proels2004,
  author    = {Pr{\"o}ls, Reinhard},
  title     = {Regulation and function of extracellular invertases of tomato},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-10260},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Wachstum und Entwicklung pflanzlicher Gewebe bedingen eine fortw{\"a}hrende Ver{\"a}nderung von Source-Sink Beziehungen. Gewebe mit einem Nettoexport (Source) oder - import (Sink) von Kohlenhydraten m{\"u}ssen ihren aktuellen Bedarf an Assimilaten entsprechend dem Entwicklungsstadium anpassen. Dar{\"u}ber hinaus haben Pflanzen als ortsgebundene Lebewesen Regulationsmechanismen entwickelt, die eine flexible Antwort der Assimilatverteilung auf spezielle Anforderungen des Habitats, wie biotische oder abiotische Stressfaktoren und wechselnde Lichtbedingungen, erm{\"o}glichen. Die Assimilatverteilung ist vielf{\"a}ltig reguliert und erfordert spezifische Enzymfunktionen, wie Zuckertransporter und saccharosespaltende Enzyme. Extrazellul{\"a}re Invertasen nehmen eine essentielle Funktion in der apoplastischen Phloementladung und in der Regulation von Source-Sink {\"U}berg{\"a}ngen ein. Dies spiegelt sich in dem Auftreten verschiedener Invertase- Isoenzyme mit speziellen Expressions- und Regulationsmustern wider, welche eine Koordination des Kohlenhydratmetabolismus in unterschiedlichen Geweben, zu unterschiedlichen Entwicklungsstufen und unter sich {\"a}ndernden Umweltbedingungen erm{\"o}glichen. Ein detailliertes Wissen {\"u}ber die Funktion extrazellul{\"a}rer Invertasen k{\"o}nnte eingesetzt werden, um Wachstum, Entwicklung oder Pathogenresisitenz von Nutzpflanzen gezielt zu ver{\"a}ndern. In der vorliegenden Studie wurden die Regulationsmuster und die Funktion dreier extrazellul{\"a}rer Invertasen aus Tomate, Lin5, Lin6 und Lin7 untersucht. Durch umfangreiche Promotorstudien konnte eine gewebe- und entwicklungsspezifische Expression dieser Isoenzyme und entsprechende Regulationsmuster offengelegt werden. Lin5 zeigt eine entwicklungsabh{\"a}ngige Expression in Fr{\"u}chten. Lin6 wird in fr{\"u}hen Entwicklungsstadien, beginnend mit der Samenkeimung, exprimiert; in ausgewachsenen Pflanzen ist eine Lin6 Expression nur in Pollen oder nach Verwundungsinduktion nachweisbar. Lin7 wird ausschließlich in Tapetum-Gewebe und Pollen exprimiert. Die hormonelle Regulation der Isogene wurde im Detail untersucht, hierbei konnten bekannte Ph{\"a}notypen, welche durch Gibberellins{\"a}ure und Jasmonate bedingt werden, mit Invertasefunktionen in Korrelation gebracht werden. Dar{\"u}ber hinaus konnte in einem funktionalen Ansatz gezeigt werden, dass Lin7 eine wichtige Rolle in der Pollenkeimung zukommt. Die vorliegende Arbeit stellt die umfassendste Untersuchung extrazellul{\"a}rer Invertasen w{\"a}hrend der Bl{\"u}tenentwicklung dar, an der drei Isoenzyme aus Tomate beteiligt sind. Dadurch, dass den einzelnen Invertasen Lin5, Lin6 und Lin7 individuelle Funktionen zugewiesen werden konnten, er{\"o}ffnen sich neue Erkenntnisse {\"u}ber die Kohlenhydratversorgung w{\"a}hrend der Bl{\"u}ten- und Fruchtentwicklung. F{\"u}r die untersuchten gewebespezifischen Promotoren er{\"o}ffnen sich zudem Anwendungsm{\"o}glichkeiten in der Biotechnologie, was insbesondere f{\"u}r den pollenspezifischen Lin7 Promotor zutrifft. Es konnte gezeigt werden, dass der Lin6 Promotor das Ziel von hormon-, zucker- und verwundungsvermittelten Signalwegen ist. Dar{\"u}ber hinaus konnte nachgewiesen werden, dass Elemente des circadianen Oszillators von A. thaliana mit dem Lin6 Promotor funktionell interagieren und die Lin6 Expression einem diurnalen Rhythmus unterliegt. Dieses komplexe Regulationsmuster spiegelt sich in vielen cis-aktiven Elementen wider, die im Lin6 Promotor vorgefunden wurden. Durch dieses Merkmal wird die These gest{\"u}tzt, dass verschiedene Stimuli {\"u}ber die extrazellul{\"a}re Invertase integriert werden und so eine koordinierte Zellantwort auf sich {\"a}ndernde interne und externe Bedingungen erm{\"o}glicht wird. Nachdem Zuckermolek{\"u}le ihrerseits die Expression von Lin6 induzieren, wird dadurch eine Amplifikation von Signalen {\"u}ber eine positive R{\"u}ckkopplungsschleife erm{\"o}glicht. Die Vielzahl an cis-aktiven Elementen und deren Anordnung im Lin6 Promotor stellen ein ideales Modellsystem dar, um Fragen in Bezug auf Signalinteraktion und -integration zu untersuchen. In einer umfangreichen Studie wurde der Lin6 Promotor erfolgreich als induzierbares Expressionssystem eingesetzt. Hierbei wurde ein Invertaseinhibitor unter der Kontrolle des cytokinininduzierbaren Lin6 Promotors in transgenen Tabakpflanzen exprimiert. Mit diesem Ansatz ist es gelungen einen kausalen Zusammenhang zwischen dem Hormon Cytokinin und extrazellul{\"a}ren Invertasen in der Seneszenzverz{\"o}gerung herzustellen. Diese Studie zeigt, dass induzierbare Expressionssysteme essentiell sind, um spezifische Fragestellungen auf molekularer Ebene kl{\"a}ren zu k{\"o}nnen. Bei der Klonierung obig genannter Promotorsequenzen haben sich zudem zwei interessante strukturelle Besonderheiten ergeben. Zum einen sind die Gene von Lin5 und Lin7 in einem Tandem auf dem Genom angeordnet, zum anderen konnte eine Transposoninsertion im Intron I des Lin5 Gens gezeigt werden. Mit einem Primerpaar, das aus der Transposaseregion dieses Transposons abgeleitet wurde, konnten entsprechende Sequenzen von mehreren Solanaceae Spezies gewonnen werden.},
  subject      = {Tomate},
  language  = {en}
}