@phdthesis{Wittek2013,
  author    = {Wittek, Anke},
  title     = {Vergleichende elektrophysiologische Untersuchungen zweier Saccharose/H +-Symporter, ZmSUT1 (Zea mays) und UmSrt1 (Ustilago maydis)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-85279},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Bei der Betrachtung des Pathosystems Ustilago maydis/Zea mays kommen sich Proteine unterschiedlicher Organismen sehr nahe. Die derzeitige Hypothese zur lokalen Szenerie in der ausgebildeten Interaktionszone von Pflanze und Pilz spricht zwei SUC-Transportern dabei wichtige Rollen in der Pflanze/Pilz Interaktion zu. UmSrt1, der erste beschriebene pilzliche SUC-Transporter aus dem Maispathogen Ustilago maydis (Wahl et al., 2010) und ZmSUT1, der aus Zea mays stammende low affinity SUC-Transporter (Carpaneto et al., 2005) werden als Gegenspieler im Konkurrenzkampf um die extrazellul{\"a}re SUC beschrieben (Wahl et al., 2010). ZmSUT1 ist in der Plasmamembran der Geleitzellen lokalisiert und dort f{\"u}r die Beladung des Phloems mit SUC aus dem Apoplasten zust{\"a}ndig. UmSrt1, f{\"u}r den eine Lokalisation in der Plasmamembran in Hefen gezeigt werden konnte, sorgt als „high affinity" Transporter mit dem Import extrazellul{\"a}rer SUC f{\"u}r die Kohlenhydratversorgung der pilzlichen Entwicklung und Ern{\"a}hrung (Wahl et al., 2010). Gegenstand der vorliegenden Arbeit waren vergleichende elektrophysiologische Charakterisierungen der SUC-Transporteigenschaften von ZmSUT1 und UmSrt1. Durch heterologe Expression der Proteine in Xenopus Oozyten und anschließende Messungen unter Verwendung der DEVC-Technik wurden die Eigenschaften des SUC-Transports beider SUC-Transporter im Hinblick auf ihre Konzentrations-, pH-, Spannungsabh{\"a}ngigkeit, sowie auf die Substratspezifit{\"a}t hin untersucht. Diese vergleichenden Studien zur Charakterisierung beider Transportproteine ergaben ihren physiologischen Aufgaben entsprechende Unterschiede. ZmSUT1 konnte ein Verhalten als „low affinity/high capacity" Transporter mit Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC im millimolaren Bereich mit einer spannungsunabh{\"a}ngigen Transportaktivit{\"a}t best{\"a}tigt werden. Zudem konnte die Transportaktivit{\"a}t als stark H+-abh{\"a}ngig beschrieben werden (Carpaneto et al., 2005), deren Optimum nahe des physiologischen Bereichs des Apoplasten bestimmt werden konnte. Des Weiteren wurden Untersuchungen zur Substratspezifit{\"a}t angefertigt, die ZmSUT1 eindeutig eine Typ-II SUT Zugeh{\"o}rigkeit (Sivitz et al., 2005; Reinders et al., 2006; Sun et al., 2010) mit einem engen Substratspektrum belegen. F{\"u}r UmSrt1 dagegen wurde ein Transportverhalten als „high affinity/low capacity" Transporter mit h{\"o}heren Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC im mikromolaren Bereich ermittelt (Wahl et al., 2010). Dar{\"u}ber hinaus beschreiben die Ergebnisse dieser Arbeit eine weitestgehend H+-unabh{\"a}ngige Transportaktivit{\"a}t in einem weiten pH-Wert Bereich. Im Profil der Substratspezifit{\"a}t zeigte sich neben SUC als prim{\"a}rem Substrat ein eher unspezifischer Transport weiterer Mono-, Di- und Trisaccharide. Die postulierte SUC-Spezifit{\"a}t von UmSrt1 (Wahl et al., 2010) konnte mit den vorliegenden Ergebnissen nicht best{\"a}tigt werden. Mit einem effektivem Import von SUC mittels UmSrt1 in den Pilz umgeht U. maydis die Hydrolyse von SUC im pflanzlichen Apoplasten und damit die Bildung extrazellul{\"a}rer Glukose, die ein Signal in der pflanzlichen Pathogenabwehr darstellt (Herbers et al., 1996b; Ehness et al., 1997; Kocal et al., 2008). Somit scheint es f{\"u}r Ustillago maydis m{\"o}glich zu sein, eine von der Wirtspflanze Zea mays weitestgehend „unbemerkte" Aufnahme von Kohlenhydraten {\"u}ber einen breiten pH-Wert Bereich bewerkstelligen zu k{\"o}nnen. Die vielfach h{\"o}heren Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC und H+ verschaffen UmSrt1 im Konkurrenzkampf um die extrazellul{\"a}re SUC einen klaren Vorteil gegen{\"u}ber ZmSUT1. Diese Daten deuten darauf hin, dass U. maydis auch unter Stressbedingungen der Pflanze und damit resultierenden Schwankungen der H+-Konzentrationen in der Lage ist, den SUC-Import f{\"u}r seine eigene Ern{\"a}hrung sicher zu stellen. Das Gebiet posttranslationaler Modifikationen von SUC-Transportern ist weitestgehend unerforscht. In planta Versuche deuteten darauf hin, dass Redox-aktive Substanzen den Zuckertransport beeinflussen. Im Oozytensystem wurde deshalb die Aktivit{\"a}t von ZmSUT1 in Anwesenheit der Redox-aktiven Substanzen GSH, GSSG, H2O2 und DTT getestet. Der geringf{\"u}gige Einfluss dieser Substanzen auf SUC-induzierte Str{\"o}me von ZmSUT1 deuten jedoch darauf hin, dass SUC-Transporter nicht ein direktes Ziel von Redox-Ver{\"a}nderungen darstellen. Um die Struktur des pflanzlichen SUC-Transporters ZmSUT1 n{\"a}her zu beleuchten und die an der Bindung von SUC involvierten Aminos{\"a}uren zu identifizieren, wurde auf der Basis der bereits bekannten Struktur von LacY aus E.coli, ebenfalls einem Vertreter der MFS, ein 3D-Modell f{\"u}r ZmSUT1 erstellt. Die AS, die in LacY an der Bindung des Substrats beteiligt sind, wurden bereits identifiziert (Vadyvaloo et al., 2006). Darauf aufbauend wurden im Rahmen einer Mutagenesestudie gezielt AS im Protein ZmSUT1 ausgew{\"a}hlt, die in verwandten SUC-Transportern konserviert und in homolgen Positionen zu den in LacY bereits identifizierten AS vorliegen. In diesen ausgew{\"a}hlten Positionen wurden mittels gerichteter Mutagenese acht Mutanten generiert. Die elektrophysiologische Charakterisierung dieser ZmSUT1-Mutanten identifizierte zwei Mutanten, die in der SUC-/H+-Translokation gest{\"o}rt waren sowie zwei WT-{\"a}hnliche. Es konnten vier Mutanten mit erniedrigten Affinit{\"a}ten gegen{\"u}ber SUC identifiziert werden, von denen zwei zus{\"a}tzlich Ver{\"a}nderungen in ihrer Substratspezifit{\"a}t aufweisen. Diese vier AS werden als m{\"o}gliche Kandidaten angesehen, an der Bindung und/oder Translokation von SUC beteiligt zu sein.},
  subject      = {Saccharose},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Derrer2013,
  author    = {Derrer, Carmen},
  title     = {Biophysikalische Aufschl{\"u}sselung des Transportzyklus von ZmSUT1, einem H+/Saccharose Symporter aus Mais},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-78949},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2013},
  abstract  = {Die Mesophyllzellen vollentwickelter Bl{\"a}tter stellen den Hauptort der Photosynthese h{\"o}herer Pflanzen dar. Diese autotrophen Zellen (source-Gewebe) produzieren einen {\"U}berschuss an Kohlenstoff-Assimilaten, die f{\"u}r die Versorgung anderer heterotropher Gewebe und Organe, wie z.B. Fr{\"u}chten oder Wurzeln (sink-Gewebe), genutzt werden. Das Langstrecken-Transportsystem h{\"o}herer Pflanzen, das Phloem, transportiert die Photoassimilate durch den gesamten Pflanzenk{\"o}rper. Der zwischen source- und sink-Geweben herrschende hydrostatische Druckunterschied wird von osmotisch aktiven Substanzen generiert und treibt den Massenstrom in diesem Gef{\"a}ßsystem an. Der nicht-reduzierende Zucker Saccharose stellt in den meisten h{\"o}heren Pflanzen die Haupttransportform der photosynthetisch hergestellten Kohlenstoffverbindungen im Phloem dar. Protonen-gekoppelte Saccharosetransporter reichern Saccharose im Phloemgewebe mit einer 1000-fach h{\"o}heren Konzentration (bis zu 1M), verglichen zum extrazellul{\"a}ren Raum, an. Aufgrund dieser einzigartigen F{\"a}higkeit {\"u}ben diese Carrier eine essentielle Rolle in der Phloembeladung aus und gew{\"a}hrleisten so die Versorgung der gesamten Pflanze mit Photoassimilaten. Saccharosetransporter k{\"o}nnen diese Energie-aufw{\"a}ndige Aufgabe nur durch eine enge Kopplung des zeitgleichen Transports von Saccharose und Protonen bewerkstelligen. Molekulare Einblicke in diesen physiologisch außerordentlich wichtigen Prozess der Zuckertranslokation sind jedoch bis heute immer noch sehr l{\"u}ckenhaft. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Saccharosetransporter ZmSUT1 aus Mais im heterologen Expressionssystem der Xenopus Oozyten exprimiert. ZmSUT1 generiert in Oozyten ungew{\"o}hnlich hohe Str{\"o}me im µA-Bereich, was diesen Zuckertransporter f{\"u}r pr{\"a}zise elektrophysiologische Messungen geradezu pr{\"a}destiniert. Erste elektrophysiologische Messungen zur Substratspezifit{\"a}t zeigten, dass der synthetische S{\"u}ßstoff Sucralose kein Substrat f{\"u}r ZmSUT1 darstellt. Dar{\"u}ber hinaus gelang es, Sucralose als kompetitiven Inhibitor der Saccharose-induzierten Transportstr{\"o}me von ZmSUT1 zu identifizieren. Die Verwendung dieses Saccharose-Derivats erm{\"o}glichte es, den Transportmechanismus in einzelne Schritte zu zerlegen und diese zu quantifizieren. Durch hochaufl{\"o}sende elektrophysiologische Messungen konnten transiente Str{\"o}me in der Abwesenheit jeglichen Substrats detektiert werden, die jedoch in der Anwesenheit s{\"a}ttigender Saccharosekonzentrationen erloschen. Diese sogenannten presteady-state Str{\"o}me (Ipre) zeichneten sich durch eine schnelle und eine langsame Komponente in der Relaxationskinetik der Str{\"o}me aus. Ipre konnten mit dem Binden der Protonen an den Transporter innerhalb des elektrischen Feldes der Membran in Verbindung gebracht werden. Somit f{\"u}hrte die Analyse der presteady-state Str{\"o}me zur Aufkl{\"a}rung des ersten Schritts - dem Binden der Protonen - im Transportzyklus von ZmSUT1. Interessanterweise reduzierte der kompetitive Inhibitor Sucralose die langsame Komponente der presteady-state Str{\"o}me in Abh{\"a}ngigkeit von der Sucralosekonzentration, w{\"a}hrend die schnelle Komponente von Ipre unbeeinflusst blieb. Um dieses Verhalten erkl{\"a}ren zu k{\"o}nnen und einen weiteren Schritt im Transportzyklus von ZmSUT1 zu studieren, wurde die Methode der Spannungsklemmen-Fluorometrie zur Untersuchung der Konformations{\"a}nderung von ZmSUT1 etabliert. Tats{\"a}chlich gelang es, zum ersten Mal die intramolekulare Bewegung eines pflanzlichen Transportproteins zu visualisieren. Detaillierte Analysen zeigten, dass die Konformations{\"a}nderungen von ZmSUT1, unabh{\"a}ngig von Saccharose, mit einer schwachen pH-Abh{\"a}ngigkeit auftraten. Interessanterweise wurde die Beweglichkeit des Transporters durch die Applikation des kompetitiven Inhibitors Sucralose deutlich reduziert. Dieser Effekt deutet, zusammen mit dem Sucralose-induzierten Verschwinden der langsamen Komponente der Ipre darauf hin, dass Sucralose den Transporter in seiner ausw{\"a}rts-gerichteten Konformation arretiert. Somit repr{\"a}sentiert die Zug{\"a}nglichkeit der extrazellul{\"a}ren Protonenbindestelle und folglich die Konformations{\"a}nderung den Geschwindigkeits-bestimmenden Schritt im Reaktionszyklus von ZmSUT1. Zusammenfassend gelang es in dieser Arbeit, das Binden der Protonen und den Zusammenhang mit der Bewegung des Proteins, von einer ausw{\"a}rts-gerichteten in eine einw{\"a}rts-gerichtete Konformation, aufzukl{\"a}ren. Mit der Hilfe der Erkenntnisse aus dieser Arbeit konnte ein mechanistisches Modell f{\"u}r den Transportzyklus von ZmSUT1 entwickelt werden, anhand dessen alle Ergebnisse schl{\"u}ssig erkl{\"a}rt und diskutiert werden konnten.},
  subject      = {Mais},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Mumm2010,
  author    = {Mumm, Patrick},
  title     = {Elektrophysiologische Untersuchungen der Ionenfl{\"u}sse und ihrer Regulation in Stomakomplex-bildenden Zellen von Zea mays und Schließzellen von Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-49267},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {1. Im Rahmen dieser Arbeit konnten neue Erkenntnisse hinsichtlich des angenomme-nen gerichteten Ionentransports zwischen Schließ- und Nebenzellen von Zea mays gewonnen werden: a. Mittels der Patch-Clamp-Technik wurden in beiden Zelltypen S-Typ-{\"a}hnliche Anionenkan{\"a}le identifiziert. In Nebenzellen konnten sie durch steigende zytosolische Ca2+-Konzentrationen gehemmt und durch ABA und zytosolische Alkalisierung stimuliert werden. Die S-Typ-Anionenkan{\"a}le der Schließzellen wurden hingegen durch eine Alkalisierung kaum beeinflusst und durch steigende zytosolische Ca2+-Konzentrationen stimuliert. b. Dar{\"u}ber hinaus konnte an intakten Mais-Pflanzen mit der Einstich-Elektroden-Technik gezeigt werden, dass Nebenzellen eine gegenl{\"a}ufige Polarisation des Membranpotentials w{\"a}hrend der Licht-/Dunkel-induzierten Stomabewegung aufweisen. Da das Membranpotential der Nebenzellen von Hordeum vulgare ein zu Mais {\"a}hnliches Verhalten w{\"a}hrend der Stomabewegung zeigte und gegenl{\"a}u-fig zur Membranpolarisation der benachbarten Schließzellen war, ist ein {\"a}hnli-ches Verhalten bei Zea mays Schließzellen naheliegend. c. Zudem wurde in intakten Nebenzellen von Zea mays eine zytosolische Alkali-sierung w{\"a}hrend der Licht-induzierten Stoma{\"o}ffnung beobachtet, die bei Stomaschluss wieder auf den Ursprungswert zur{\"u}ckkehrte. d. Mit Hilfe rekonstruktierter 3D-Modelle von intakten Mais-Stomakomplexen konnte ein Volumenverh{\"a}ltnis zwischen Schließ- und Nebenzellen von 1:6 bzw. 1:4 bei ge{\"o}ffneten und geschlossenen Stomata ermittelt werden. Unter Einbeziehung der Vorarbeiten unserer Arbeitsgruppe konnten die hier gewon-nenen Erkenntnisse schl{\"u}ssig in ein Modell zur Beschreibung des Shuttle-Ionentransports zwischen Neben- und Schließzellen w{\"a}hrend der Licht-induzierten Stomabewegung eingebunden werden. 2. Des Weiteren wurden die S-Typ-Anionenstromantworten von A. thaliana Schließ-zellen in Patch-Clamp-Experimenten n{\"a}her untersucht. Dabei waren die S-Typ-Anionenstr{\"o}me bei Ca2+- bzw. ABA-Stimulation in CPK23- und OST1-Verlustmutanten im Vergleich zum Wildtyp stark reduziert. Diese in vivo generierten Daten untermauern die in vitro Ergebnisse der Arbeitsgruppe von Prof. R. Hedrich (Universit{\"a}t W{\"u}rzburg), dass OST1 und CPK23 Interaktionspartner des S-Typ-Anionenkanals SLAC1 in A. thaliana sind. Das SLAC1-homologe Gen SLAH3 ko-diert f{\"u}r einen Nitrat-permeablen S-Typ-Anionenkanal in Schließzellen, der zudem durch externes Nitrat aktiviert wird. Da in slac1-3 Verlustmutanten S-Typ-{\"a}hnliche Anionenstr{\"o}me generiert werden konnten, wenn Nitrat das dominierende Anion dar-stellte oder den Chlorid-basierten L{\"o}sungen externes Nitrat zugegeben wurde, scheint SLAH3 unter bestimmten Bedingungen einen alternativen Weg f{\"u}r die Ent-lassung von Anionen aus der Schließzelle darzustellen. 3. Die elektrophysiologische Charakterisierung der R-Typ-Anionenkan{\"a}le in A. thaliana Schließzellen belegt, dass dieser Kanal {\"a}hnliche Grundcharakteristika aufweist, die schon in Vicia faba beschrieben wurden: eine starke Spannungsab¬h{\"a}ngigkeit, sowie schnelle Aktivierungs- und Deaktivierungskinetiken. Im Gegensatz zu Vicia faba wurde die Spannungsabh{\"a}ngigkeit dieses Kanaltyps in A. thaliana nicht durch externes Malat beeinflusst. Jedoch war unter externen Malatbedingungen die Stromantwort einer almt12-Verlustmutante im Vergleich zu Wildtyp-Schließzellen erheblich reduziert, w{\"a}hrend unter externen Sulfatbe¬dingungen keine Unterschiede zwischen Wildtyp und almt12-Verlustmutante auszu¬machen waren. ALMT12 scheint demnach f{\"u}r den Malat-aktivierten Teil des R-Typ-Anionenkanals verantwortlich zu sein.},
  subject      = {Schließzelle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Winter2010,
  author    = {Winter, Thorsten Ralf},
  title     = {Induced indirect defense in soybean and maize: Effects of ultraviolet radiation, nitrogen availability and heavy metal stress},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-54145},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Plants exposed to herbivory may defend themselves by attracting the "enemies of their enemies", a phenomenon called induced indirect defense (IID). In this process, the de novo production and emission of volatile organic compounds (VOC) by the affected plant is activated via a jasmonic acid (JA) dependent signaling cascade. VOC can be very specific for the inducing herbivore as well as for the emitting plant. Carnivores as predatory mites and parasitoid wasps use these substances as prey- or host-finding cues. If the herbivore is parasitized successfully, its development is slowed and thus the damage of the plant is decreased. Additional abiotic stress may modulate the plant's ability to produce and/or emit herbivore induced VOC. Ultraviolet (UV) radiation can have multiple physiological effects on plants, amongst others the activation of the expression of genes that are also activated during anti-herbivore defense. To investigate UV effects, foils with different UV transmittance were used to manipulate ambient solar radiation. One foil was permeable for the whole solar spectrum including UV radiation whereas the other excluded radiation below a wavelength of 400 nm. Soybean exposed to UV increased concentrations of isorhamnetin- and quercetin-based flavonoids as effective photo-protective compounds in the leaves and showed a reduced growth compared to plants exposed to ambient radiation lacking UV. The altered chemical composition of the leaves had no effect on food choice and performance of herbivorous Spodoptera frugiperda larvae. Photo-protection by flavonoids seems to be efficient to prevent further UV effects on IID as plants of both treatments emitted the same blend of induced VOC and hence females of the parasitoid Cotesia marginiventris did not prefer plants from on of the treatments in the olfactometer. Nitrogen is one important macronutrient for all trophic levels and thus deficiency of this nutrient was expected to affect IID of soybean profoundly. To manipulate N availability for soybean plants hydroponic culture was used. One treatment was cultured in a standard hydroponic solution whereas in the N deficiency treatment in the solution all salts containing N were replaced with N-free salts. In N deficient plants root biomass was increased to allow the plant to forage more efficiently for the nutrient. Despite this morphological adaptation, photosynthetic efficiency as well as leaf N and soluble protein content were reduced significantly in N deficient soybean. The N deficiency was passed on to the third trophic level as herbivores fed with the affected leaves had a reduced body N content on her part and showed a decreased growth but no feeding preference for the superior food. Parasitoids reared in such N deficient herbivores had significant lower pupal weight compared to parasitoids reared in hosts fed with fully fertilized soybean. N deficient plants emitted a quantitatively altered herbivore induced blend. The two terpenes β-Bergamotene and (E,E)-α-Farnesene were emitted in higher amounts whereas (Z)-3-Hexenyl-α-methylbutyrate was emitted in significantly lower amount. Despite this quantitatively modified VOC blend the parasitoids host-searching behavior was not affected. Heavy metals (HM) are proposed to affect various biochemical pathways in plants including defense pathways by production of reactive oxygen species (ROS) in the tissue. The ROS on its part may affect production and release of endogenous JA, an important messenger in defense signaling. In this study maize plants were grown hydroponically and exposed to different increased concentrations of copper and cadmium. Maize seems to be able to exclude the excess HM from the leaves because the HM were found mainly in the roots and only to a minor degree in the shoots of the plants. Despite this exclusion the HM significantly affected uptake of other metal ions into the plant. The excess of the HM in combination with the attenuated uptake of other ions led to a reduced growth of roots and shoots as well as to reduced photosynthetic efficiency. Thus the nutritional value of the plants for the herbivore was lowered either by direct toxic effects of the HM or indirectly by altering plant chemical composition. S. frugiperda larvae fed with leaves exposed to high HM concentrations showed a significantly reduced growth but they did prefer neither control nor HM treated plants in a food-choice assay. Cu had a transient priming effect on JA as pre-exposure to a high excess of Cu led to higher amounts of herbivore induced JA compared to control plants exposed only to standard concentration of Cu. As anticipated the increased JA was followed by an increase in herbivore induced VOC in high-Cu treated plants caused by a increase of the green leaf volatiles (E)-3-Hexenal, (Z)-3-Hexenol and (Z)-3-Hexenylacetat and the terpenes Linalool, (E)-α-Bergamotene, (E)-β-Farnesene, and β-Sesquiphellandrene. Despite these profound changes in herbivore induced VOC the parasitoids host searching behavior was not affected. As described, the abiotic stresses UV, N deficiency and excess HM affected the morphology and physiology of soybean and maize, the performance of the herbivore S. frugiperda and even the performance of the parasitoid C. marginiventris. However the host searching behavior of the parasitoid was not affected even if the herbivore induced VOC blend was altered. Thus parasitoids seem to be a very reliable defender for plants and IID a very robust way of herbivore defense.},
  subject      = {Mais},
  language  = {en}
}
@article{Rostas2007,
  author    = {Rost{\´a}s, Michael},
  title     = {The effects of 2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one on two species of Spodoptera and the growth of Setosphaeria turcica in vitro},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-35079},
  year      = {2007},
  abstract  = {Maize seedlings contain high amounts of glucosidically bound 2,4-dihydroxy-7-methoxy-1,4-benzoxazin-3-one (DIMBOA). The effects of DIMBOA on the feeding behaviour and performance of two noctuids, Spodoptera exigua H{\"u}bner and S. frugiperda Smith, were compared. The question was raised whether S. frugiperda, preferring maize and other Poaceae, is better adapted to DIMBOA than S. exigua. In addition, the effects of DIMBOA on the mycelial growth of the plant pathogen Setosphaeria turcica Leonard et Suggs (causal agent of northern corn leaf blight) was assessed in vitro. DIMBOA had an antifeedant effect on S. exigua but stimulated feeding in S. frugiperda in dual-choice experiments. In a no-choice setup, larvae of S. exigua gained less biomass and had a prolonged development when feeding on an artificial diet containing DIMBOA. However, pupal weight was not significantly different between treatments. In contrast, larvae of S. frugiperda were not affected by DIMBOA. Strong detrimental effects of DIMBOA were found on the mycelial growth of the pathogen S. turcica.},
  subject      = {Eulen <Schmetterlinge>},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kaufmann2008,
  author    = {Kaufmann, Ilja},
  title     = {Funktionelle NMR-Mikroskopie an Pflanzenwurzeln},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-34150},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {Als nicht-invasive Methode bietet die magnetische Kernspinresonanztomographie durch ihre Vielzahl an messbaren Gr{\"o}ßen wie Wassergehalt und Flussgeschwindigkeiten gute Voraussetzungen, um funktionelle Abl{\"a}ufe in Pflanzen und insbesondere Pflanzenwurzeln zu untersuchen. F{\"u}r funktionelle NMR-Mikroskopie notwendige Hardware und Methoden wurden in dieser Arbeit entwickelt und angewendet. Aufgrund der starken Suszeptibilit{\"a}tsunterschiede in den Proben und der notwendigen Zeitaufl{\"o}sung f{\"u}r funktionelle Studien, lag das Hauptaugenmerk dabei auf Turbospinechomethoden (auch als RARE bekannt). Im Rahmen des Hardwareaufbaus wurde ein neuartiges, modulares Probenkopfkonzept entwickelt. Außerdem war es notwendig geeignete Probengef{\"a}ße und Pflanzenhandlingsysteme zu entwerfen, die die Anbringung einer HF-Spule im Wurzelbereich erlauben. F{\"u}r die Auswertung gemessener Parameterkarten wurde eine Software geschrieben, mit der interaktiv Mittelwerte entlang geschlossener Pfade berechnet werden k{\"o}nnen, angepasst an den grob radialsymmetrische Aufbau der Pflanzenwurzeln. Als Grundlage f{\"u}r biologische Aussagen anhand von T1-, T2- und Spindichtekarten wurden aus einer umfangreichen Literaturrecherche die bekannten Zusammenh{\"a}nge zwischen diesen Parametern und physiologischen Gr{\"o}ßen zusammengestellt. Erg{\"a}nzend wurde das Verhalten einer monoexponentiellen Beschreibung der Relaxation von mehr-Kompartimentsystemen und von deren Durchmischung untersucht. Eine Computersimulation der Diffusion zwischen Volumenschichten mit unterschiedlichen Relaxationszeiten wurde implementiert. Damit konnte gezeigt werden, dass die Reichweite der Durchmischung der messbaren Relaxationszeiten bei freier Diffusion abh{\"a}ngig ist von der Diffusionsweite, die nach der Einstein-Smoluchowski-Gleichung aus der jeweils lokalen Relaxationszeit resultiert. Damit ergibt sich eine grunds{\"a}tzliche Limitierung der r{\"a}umlichen Aufl{\"o}sung von Relaxationszeitkarten und auch des jeweiligen Relaxationszeitkontrastes in NMR-Bildern. Daneben erkl{\"a}rt der Effekt der durch Diffusion vermittelten Relaxation auch den hellen Ring, der in NMR-Bildern die Wurzeln in N{\"a}hrl{\"o}sung umgibt. Die haupts{\"a}chliche Anwendung der entwickelten Methodik auf biologische Fragestellungen bestand in der Untersuchung der Reaktion von Maiswurzeln auf Trockenstress. Erstmals konnten dabei im Rahmen dieser Arbeit Kavitationen der Wassers{\"a}ule im Xylem von Wurzeln sowie deren Wiederbef{\"u}llung nach Wiederbew{\"a}sserung der Pflanzen direkt beobachtet werden. Bei der weiteren systematischen Untersuchung zu Kavitationen gelang es auch, die bislang unbekannte Geschwindigkeit zu bestimmen (Gr{\"o}ßenordnung 1mm/min) mit der die kavitierten Bereiche von unten mit einer neuen Wassers{\"a}ule gef{\"u}llt werden. Außerdem konnte mit Hilfe von Flussgeschwindigkeitskarten nachgewiesen werden, dass Gef{\"a}ße mit Kavitationen nach der Wiederbef{\"u}llung ihre volle Funktionalit{\"a}t wiedererlangen k{\"o}nnen. Aus solchen Flusskarten konnte auch der Volumenfluss berechnet und z.B. mit der Transpirationsrate verglichen werden. Die gemessenen T1- und Spindichtekarten bieten viele Hinweise auf die Funktion der unterschiedlichen Gewebetypen der Wurzel w{\"a}hrend des Trockenstresses und bei der Wiederbef{\"u}llung. Insbesondere T1 erwies sich als aussagekr{\"a}ftiger Parameter f{\"u}r die Beurteilung von aufgetretenen Gewebesch{\"a}den. Als Grundlage f{\"u}r zuk{\"u}nftige Studien wurden verschiedene Messungen mit Kontrastmittel im Umgebungsmedium der Wurzeln durchgef{\"u}hrt, sowie eine 3D-Turbospinechosequenz implementiert, mit der auch die interne Struktur der Wurzeln und ihrer Verzweigungen dargestellt werden konnte.},
  subject      = {Magnetresonanzmikroskopie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Buechsenschuetz2005,
  author    = {B{\"u}chsensch{\"u}tz, Kai},
  title     = {Struktur und r{\"a}umlich-zeitliches Expressionsverhalten von Kaliumkan{\"a}len bei Zea mays},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-17522},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2005},
  abstract  = {Bei Zea mays wurden neue Kaliumkan{\"a}le der Shaker-Familie isoliert, charakterisiert und zusammen mit bereits bekannten Vertretern dieser Familie hinsichtlich m{\"o}glicher Aufgaben und Interaktionen untersucht.},
  subject      = {Mais},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Degenhardt2000,
  author    = {Degenhardt, Birgit},
  title     = {Wachstum und physiologisches Verhalten von Zea mays bei multiplem Streß unter besonderer Ber{\"u}cksichtigung des Wurzelsystems},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-16964},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der vorgestellten Arbeit wurden das Wachstum und das physiologische Verhalten von Zea mays auf M{\"u}llheizkraftwerk (MHKW) -Schlacke im Vergleich zu Gartenerde als Kulturmedium untersucht. Dabei stand das Wurzelsystem der Maispflanzen im Mittelpunkt des Interesses. Da feste Bodensubstrate verwendet wurden, mußten diese zu Beginn der Experimente chemisch, physikalisch und bodenbiologisch charakterisiert werden. Die Analyse der Schlacke zeigte, daß Schlacke ein multifaktorielles Streßsystem darstellt: Sie enth{\"a}lt einen hohen Gehalt an leicht l{\"o}slichen Salzen, v.a. NaCl (bis zu 220 mM in der Bodenl{\"o}sung). MHKW-Schlacke ist dagegen arm an Stickstoff und pflanzenverf{\"u}gbarem Phosphat. Der pH-Wert der Bodenl{\"o}sung von Schlacke ist stark alkalisch (pH 8.4 - 9.0). Dar{\"u}ber hinaus besitzt Schlacke einen hohen Gehalt an potentiell toxischen Schwermetallen und weist im Vergleich zum Kontrollsubstrat Gartenerde eine verdichtete Bodenstruktur mit erh{\"o}htem mechanischen Widerstand auf. Im Vergleich zu der Kontroll-Anzucht auf Gartenerde reagierten die auf Schlacke kultivierten Mais-Pflanzen mit vermindertem Wachstum: Sproß und Wurzel erreichten nur die H{\"a}lfte der L{\"a}nge der Kontrollpflanzen. Ein Vergleich der Biomassen von Sproß und Wurzel zeigte, daß das Sproßwachstum der Schlacke-Pflanzen st{\"a}rker eingeschr{\"a}nkt ist als das Wurzelwachstum, woraus ein vergr{\"o}ßertes Wurzel / Sproß-Verh{\"a}ltnis resultiert. Das Wachstum von jungen Mais-Pflanzen auf Schlacke ist jedoch nicht in dem Maß eingeschr{\"a}nkt, wie es aufgrund der hohen Salzbelastung zu erwarten w{\"a}re. In einem Vergleichsexperiment mit Mais-Pflanzen, die in einer N{\"a}hrl{\"o}sung mit Zusatz von 100 mM NaCl kultiviert wurden, war das Wachstum erheblich schlechter und in den Bl{\"a}ttern akkumulierte weitaus mehr Natrium als in Schlacke-Pflanzen. Hier wird der positive Einfluß des hohen Calciumgehaltes der Schlacke deutlich. Die Beeintr{\"a}chtigung des Wachstums von Mais bei Kultur auf Schlacke wird haupts{\"a}chlich auf Phosphatmangel zur{\"u}ckgef{\"u}hrt, da durch D{\"u}ngung eine betr{\"a}chtliche Wachstumsverbesserung erzielt werden kann. Zudem wurden keine toxischen Konzentrationen an Schwermetallen im Blattgewebe von auf Schlacke kultivierten Pflanzen gefunden. Der Photosynthese-Apparat der Schlacke-kultivierten Pflanzen war sehr leistungsf{\"a}hig: Es bestand keine Beeintr{\"a}chtigung in der Energieverf{\"u}gbarkeit (Quantenausbeute des Photosystems II) und die Lichts{\"a}ttigung der photo-synthetischen Elektronentransportrate lag sogar h{\"o}her als bei den Kontrollpflanzen. Die Bestimmung des „adenylate energy charge" best{\"a}tigte diesen Sachverhalt. Das Wurzelsystem von Zea mays auf Schlacke wies strukturelle Ver{\"a}nderungen auf. Neben der verk{\"u}rzten Wurzell{\"a}nge und dem vergr{\"o}ßerten Wurzeldurchmesser der Schlacke-Pflanzen ergaben mikroskopische Untersuchungen, daß die Wurzeln durch Kultur auf Schlacke mit einer mechanischen Verst{\"a}rkung reagieren: St{\"a}rker ausgepr{\"a}gte tangentiale Zellwandverdickungen der Endodermis im terti{\"a}ren Zustand und Zellwandmodifikationen in den radialen Zellw{\"a}nden der Rhizodermis (Phi-Verdickungen). F{\"u}r monokotyle Arten, insbesondere f{\"u}r Mais, gibt es bisher keine Beschreibung von Phi-Verdickungen in der Literatur. Gaschromatographische und massenspektrometrische Untersuchungen belegen, daß sich die Zellw{\"a}nde von auf Erde und Schlacke kultivierten Maiswurzeln im Hinblick auf den Gesamtgehalt an Lignin (endodermale Zellwandisolate) und in der Ligninzusammensetzung (hypodermale Zellwandisolate) unterscheiden: In Schlacke-kultivierten Maiswurzeln wurde ein h{\"o}herer Anteil an dem Lignin-Monomer p Hydroxyphenyl gefunden, was zu einem h{\"o}her verdichteten Lignin f{\"u}hrt (Streßlignin). Die endodermalen Zellw{\"a}nde von auf Schlacke-kulivierten Pflanzen hatten dagegen einen h{\"o}heren Gesamtlignin-Gehalt als die entsprechenden Kontrollen, was ebenfalls eine mechanische Verst{\"a}rkung der Wurzel bewirkt. In Bezug auf Suberin konnten keine Unterschiede zwischen den verschiedenen Anzuchten gefunden werden, weder in den hypodermalen noch in den endodermalen Zellwandisolaten. Die verschiedenen Streßfaktoren f{\"u}hren demnach nicht zu einer verst{\"a}rkten Impr{\"a}gnierung der Zellw{\"a}nde mit lipophilem Material. Die Zellw{\"a}nde von Mais spielen eine wichtige Rolle bei der Immobilisierung von Schwermetallen. Die Zellwandisolate von auf Erde und Schlacke kultivierten Mais-Pflanzen wiesen je nach Schwermetall-Element 43 - 100 \% des Gesamtgehaltes auf. Die absoluten Gehalte in den Zellwandisolaten von auf Schlacke angezogenen Pflanzen waren dabei h{\"o}her als die entsprechenden Werte der Kontrolle. Eine Anreicherung in den Zellw{\"a}nden wurde haupts{\"a}chlich f{\"u}r die Schwermetalle Zink, Blei, Nickel und Chrom beobachtet. Als unspezifische Streßantwort reagierten Maispflanzen auf die Kultur in Schlacke mit einer erh{\"o}hten Peroxidaseaktivit{\"a}t in der interzellul{\"a}ren Waschfl{\"u}ssigkeit. Die Peroxidaseaktivit{\"a}t des Symplastens der Wurzel unterscheidet sich zwischen den beiden Anzuchten dagegen nicht. Die Konzentration des Phytohormons Abscisins{\"a}ure (ABA) war in Bl{\"a}ttern von auf Schlacke kultivierten Pflanzen von Zea mays und Vicia faba im Vergleich zu den Kontrollpflanzen erh{\"o}ht. Dieser Anstieg ist eine Folge der erh{\"o}hten Salzbelastung der Schlacke, da die ABA-Gehalte entsprechender Bl{\"a}tter von auf gewaschener Schlacke kultivierten Pflanzen ann{\"a}hernd den Kontrollwerten entsprachen. Bei der Verteilung von ABA zwischen der Wurzel und der Bodenl{\"o}sung der umliegenden Rhizosph{\"a}re konnte das als Anionenfalle bekannte Prinzip best{\"a}tigt werden. Nach diesem Modell reichert sich ABA im alkalischten Kompartiment an (hier: Schlacke-Bodenl{\"o}sung). In den Wurzeln konnte nur in der Maiskultur auf Schlacke ein erh{\"o}hter Gehalt gefunden werden, nicht dagegen in der Vicia faba-Kultur. Dieser Unterschied liegt daran, daß Mais im Gegensatz zu Vicia faba eine exodermale Spezies ist und die Exodermis f{\"u}r ABA eine Barriere darstellt, was den ABA-Efflux in die Rhizosph{\"a}re verhindert. Im Wurzelgewebe von auf Schlacke kultivierten Maispflanzen wurde ein im Vergleich zur Kontrolle 15-facher Gehalt an wasserl{\"o}slichen, nicht proteingebundenen Sulfhydrylgruppen nachgewiesen. Diese auf Schwermetallstreß zur{\"u}ckzuf{\"u}hrende Reaktion impliziert, daß die in der Schlacke-Bodenl{\"o}sung vorhandenen Schwermetalle nicht ausreichend im Apoplasten zur{\"u}ckgehalten werden und bis in den Symplasten vordringen k{\"o}nnen.},
  subject      = {Mais},
  language  = {de}
}
@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}
}
@phdthesis{Schraut2004,
  author    = {Schraut, Daniela},
  title     = {Auswirkungen von externen Stressbedingungen auf die radialen Wasser- und ABA-Fl{\"u}sse und den endogenen ABA-Gehalt des Wurzelgewebes von Maiskeimlingen (Zea mays L.)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-13163},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2004},
  abstract  = {Das Ziel der vorliegenden Arbeit war es den Zusammenhang zwischen dem endogenen und internen ABA-Gehalt des Wurzelgewebes und dem radialen ABA- und Wasserfluss zu untersuchen und zu {\"u}berpr{\"u}fen ob diese Faktoren durch unterschiedliche N{\"a}hrstoffbedingungen beeinflusst werden. Der radiale Transportweg von ABA wurde ebenfalls untersucht. • In dieser Arbeit konnte das erste Mal gezeigt werden, dass ein direkter Zusammenhang zwischen dem endogenen und internen ABA-Gehalt des Wurzelgewebes und dem radialen Wasser- und ABA-Transport besteht. Unter vergleichbaren Bedingungen k{\"o}nnen aus einem gegebenen ABA-Gehalt R{\"u}ckschl{\"u}sse auf die radialen Wasser- und ABA-Fl{\"u}sse gezogen werden. • W{\"a}hrend Kalium- und Calciummangel und die Kultur in CaSO4 den radialen Wasserfluss von Maiskeimlingen stimulierten, war Jv unter Nitratmangel reduziert. Phosphat- und Sulfatmangel wirkten sich nicht auf den Wasserhaushalt von Maiskeimlingen aus, trotz einem deutlich reduzierten P- bzw. S-Gehalt konnten keine klaren Defizienzsymptome festgestellt werden. • Der endogene ABA-Gehalt im Wurzelgewebe von Maiskeimlingen war nur unter Kalium- und Nitratmangel erh{\"o}ht. • Der radiale ABA-Transport wurde unter Kalium-, Nitrat-, Calciummangel und in CaSO4-Kultur gesteigert. Der erh{\"o}hte ABA-Fluss in Kaliumdefizienten Keimlingen resultiert aus einer gesteigerten ABA-Biosynthese und dem erh{\"o}hten Wassertransport. Unter Nitratmangelbedingungen l{\"a}sst sich der gesteigerte ABA-Fluss anhand des erh{\"o}hten ABA-Gehaltes im Wurzelgewebe erkl{\"a}ren. Die erh{\"o}hte ABA-Konzentration im Xylemsaft von Keimlingen aus Calciummangel- und CaSO4-Kultur ist das Ergebnis des gesteigerten Wassertransportes. Phosphat- und Sulfatmangel hatten keine Auswirkungen auf den ABA-Fluss. • Salzstress (50 mM) reduzierte den radialen Wasserfluss deutlich. Der erh{\"o}hte endogene ABA-Gehalt im Wurzelgewebe hatte keinen Einfluss auf Jv und JABA. Die Auswirkungen von Salzstress waren voll reversibel. • 100 nM externe ABA wirkte sich unter allen untersuchten N{\"a}hrstoffbedingungen gleichermaßen stimulierend auf Jv und JABA aus. In NaCl-gestressten Keimlingen zeigte externe ABA keinen Effekt. • Eine M{\"o}glichkeit zur Immunolokalisation von ABA in Wurzelquerschnitten von Maiskeimlingen wurde entwickelt und optimiert. • Die Visualisierung des radialen ABA-Transportes anhand der Immunolokalisation mit monoclonalen Antik{\"o}rpern zeigte, dass Endo- und Exodermis eine apoplastische Barriere f{\"u}r den ABA-Transport darstellen. Die Ergebnisse lassen den R{\"u}ckschluss zu, dass die Exodermis die wirksamere Barriere f{\"u}r den ABA-Transport ist. • Wurzeln von Maiskeimlingen bildeten unter Nitratmangelbedingungen eine Exodermis aus und verst{\"a}rkten die Suberinisierung der Endodermis. Unter Kaliummangel konnten keine verst{\"a}rkten Barriereeigenschaften beobachtet werden. In der vorliegenden Arbeit konnte zum ersten Mal aufgezeigt werden, dass eine signifikant hohe Korrelation zwischen dem endogenen ABA-Gehalt des Wurzelgewebes und dem ABA- bzw. Wassertransport besteht. Die ebenfalls positiv signifikant hohe Korrelation zwischen dem radialen Wasser- und ABA-Transport zeigt einen apoplastischen ABA-Transport an. Mit zunehmendem Wasserfluss steigt auch die ABA-Konzentration im Xylem. Ein apoplastischer radialer bypass der ABA konnte auch mit Hilfe der Immunolokalisation nachgewiesen werden.},
  subject      = {Mais},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Hose2000,
  author    = {Hose, Eleonore},
  title     = {Untersuchungen zum radialen Abscisins{\"a}ure- und Wassertransport in Wurzeln von Helianthus annuus L. und Zea mays L.},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-1421},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {Mit den Experimenten dieser Arbeit konnte erstmals gezeigt werden, dass ein Phytohormon wie Abscisins{\"a}ure mit dem "Solvent-drag" des Wasserflusses apoplastisch durch den Wurzelzellwandbereich in die Xylemgef{\"a}ße transportiert werden kann. Es konnte ein Bypass-Fluss f{\"u}r ABA durch den gesamten Zellwandapoplasten, auch durch lipophile Barrieren wie Exo- und Endodermis nachgewiesen werden. Dies ist durch die speziellen Molek{\"u}leigenschaften von Abscisins{\"a}ure m{\"o}glich: (i) der geringe Durchmesser des Molek{\"u}ls (8 - 11 nm) und (ii) die hohe Lipophilie von ABA bei schwach sauren pH-Werte. Mit einer Penetration apoplastischer Barrieren ist demnach zu rechnen. Weiterhin wurde gezeigt, dass die Ausbildung solcher lipophilen Zellwandnetze einen signifikanten Einfluss auf den apoplastischen ABA-Transport besitzt. Die Ausbildung einer Exodermis in Mais, wie sie unter nat{\"u}rlichen Bedingungen zu beobachten ist, konnte den ABA-Fluss in das Xylem um die Faktoren 2 bis 4 reduzieren. Da gleichzeitig eine Verminderung der hydraulischen Wurzelleitf{\"a}higkeit um denselben Betrag auftrat, blieb das Wurzel-Spross-ABA-Signal, die Phytohormonkonzentration, im Xylem gleich. Die zu den Stomata geleitete Information {\"u}ber den Wasserzustand der Wurzel {\"a}nderte sich also nicht. Im nat{\"u}rlichen System ist sogar eine Verst{\"a}rkung des Signals zu erwarten, da eine Exodermis nicht als Aufnahme-Barriere f{\"u}r gewebeproduzierte ABA wirkt. Gleichzeitig verringert sie den Verlust von apoplastischer ABA an die Rhizosph{\"a}re. Außerdem wird der Wasserverlust aus dem Gewebe durch eine Exodermis signifikant reduziert wird. Somit sind solche Wurzeln gut an die Bedingungen eines eintrocknenden Bodens angepasst. Apoplastische Barrieren sind demnach, neben membran-lokalisierten Tranportern, wichtige Parameter f{\"u}r die Beurteilung von Wurzeltransporteigenschaften f{\"u}r Wasser und darin gel{\"o}ste Substanzen. Der Beitrag der apoplastischen Komponente zum Gesamt-ABA-Transport ist abh{\"a}ngig von der untersuchten Pflanzenart, der aktuellen Transpirations- oder Wasserflussrate und von Umwelteinfl{\"u}ssen wie erh{\"o}hter ABA-Konzentration im Wurzelgewebe (z.B. durch Trockenstress), pH-Wert der Rhizosph{\"a}re und den Ern{\"a}hrungsbedingungen der Pflanze. Erh{\"o}hter radialer Wasserfluss, erh{\"o}hte ABA-Wurzelgewebegehalte und niedriger pH-Wert der Rhizosph{\"a}re verst{\"a}rken den apoplastischen Bypass-Fluss unter physiologischen Bedingungen. Geringe Wassertransportraten, niedrige ABA-Konzentrationen im Gewebe, alkalische pH-Werte der Rhizosph{\"a}re und Ammoniumern{\"a}hrung verst{\"a}rken dagegen den symplastischen Beitrag zum ABA-Transport. In der vorliegenden Arbeit konnten die sich widersprechenden Theorien bez{\"u}glich des ABA-Effektes auf die hydraulische Leitf{\"a}higkeit von Wurzeln erkl{\"a}rt werden. ABA erh{\"o}ht {\"u}ber einen Zeitraum von 2 Stunden die Zellleitf{\"a}higkeit (Lp) mit einem Maximum 1 Stunde nach ABA-Inkubation. Dies wirkt sich in einem verst{\"a}rktem Lpr von intakten Wurzelsystemen aus, das einem {\"a}hnlichen Zeitmuster folgt. Pflanzen sind demnach in der Lage, mittels ABA den zellul{\"a}ren Wassertransportweg reversibel zu optimieren, um so unter mildem Trockenstress, wie er in einem gerade eintrocknenden Boden auftritt, die Pflanze mit ausreichend Wasser zu versorgen. Tritt ein l{\"a}nger andauernder Wassermangel ein, versperrt die Pflanze diesen Weg wieder. Dieser transiente Effekt erkl{\"a}rt auch die aus der Literatur bekannten stimulierenden und inhibierenden ABA-Wirkungen. Durch den verst{\"a}rkten Wasserfluss zu Beginn der Stresssituation erzeugt ABA auf diese Weise ein sich selbst verst{\"a}rkendes, wurzelb{\"u}rtiges Hormonsignal in den Spross. Das Blatt erreicht in effektiver Weise eine ABA-Menge, die ausreichend ist, um die Stomata zu schließen. Es folgt eine Reduktion der Transpiration. Eine weiter andauernde Erh{\"o}hung des symplastischen Wassertransportweges w{\"a}re ohne physiologische Bedeutung. Regulierende Membranstrukturen f{\"u}r diesen Vorgang k{\"o}nnten ABA-sensitive Wasserkan{\"a}le (Aquaporine) der Plasmamembran sein. Es wurde gezeigt, dass der Rezeptor f{\"u}r diesen Vorgang innerhalb von corticalen Maiswurzelzellen lokalisiert und hochspezifisch f{\"u}r (+)-cis-trans-ABA ist. Die Signaltransduktion f{\"u}r diesen Kurzzeiteffekt erfolgt nicht mittels verst{\"a}rkter Aquaporintranskription, k{\"o}nnte aber {\"u}ber ABA-induzierte Aktivierung (Phosphorylierung), oder Einbau von Aquaporinen in die Zellmembran ablaufen. Der Abscisins{\"a}ure-Transport ist ein komplexer Vorgang. Er wird beeinflusst durch Umwelteinfl{\"u}sse, Wurzelanatomie, ist gekoppelt mit dem Wasserfluss und durch sich selbst variierbar. Herk{\"o}mmliche Vorstellungen einer simplen Hormondiffusion k{\"o}nnen diesen regulierbaren Vorgang nicht mehr beschreiben. Pflanzen besitzen ein ABA-Transportsystem, das schnell, effektiv und an sich ver{\"a}ndernde Umweltbedingungen adaptierbar ist.},
  subject      = {Sonnenblume},
  language  = {de}
}