@phdthesis{Oenel2016,
  author    = {{\"O}nel, Ayla},
  title     = {Synthese und Relevanz von Oxylipinen in Bl{\"a}ttern, Wurzeln und Samen von \(Arabidopsis\) \(thaliana\)},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-141647},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2016},
  abstract  = {Die Lipidoxidation kann sowohl enzymatisch als auch nicht enzymatisch erfolgen. Der erste Schritt der enzymatischen Oxidation wird durch Lipoxygenasen katalysiert, von welchen es in Arabidopsis thaliana sechs verschiedene Isoformen gibt. Dabei werden die Lipoxygenasen nach dem Kohlenstoffatom klassifiziert, welches sie oxidieren. Somit geh{\"o}ren die LOX1 und LOX5 zu den 9-Lipoxygenasen, w{\"a}hrend LOX2, LOX3, LOX4 und LOX6 zu den 13 Lipoxygenasen z{\"a}hlen. W{\"a}hrend der Samenalterung findet vermehrt eine Lipidperoxidation statt, welche mit einem Verfall des Samens sowie einer verringerten Keimrate korreliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zun{\"a}chst erfolgreich ein System zur k{\"u}nstlichen Samenalterung von Arabidopsis thaliana etabliert. Bei der k{\"u}nstlichen Alterung stiegen {\"a}hnlich wie bei der nat{\"u}rlichen Samenalterung oxidierte Lipide an und die Keimrate fiel ab. Nach Alterung konnte ein Anstieg von sechs verschiedenen oxidierten Triacylglycerolen detektiert werden. Es konnte in dieser Arbeit mit Hilfe von Mutanten mit Defekten in mehreren der Lipoxygenase Gene gezeigt werden, dass die Oxidation dieser veresterten Fetts{\"a}uren zum gr{\"o}ßten Teil nicht enzymatisch erfolgt. Bei der Alterung stiegen zudem enzymatisch gebildete 9 Lipoxygenase Produkte wie freie Hydroxy- und Ketofetts{\"a}uren an. Bei einer Analyse der freien oxidierten Fetts{\"a}uren konnte ebenfalls mit Lipoxygenase Mutanten ermittelt werden, dass diese haupts{\"a}chlich via LOX1 oxidiert werden. Die Untersuchung der Keimraten der Lipoxygenase Mutanten nach Alterung zeigte in mehreren Versuchen eine leicht erh{\"o}hte Keimrate der lox1 im Vergleich zum Wildtyp. Eine exogene Behandlung von Wildtyp Samen mit verschiedenen 9-Lipoxygenase Produkten, welche bei der Alterung ansteigen, f{\"u}hrte allerdings nicht zu einer Keimungshemmung. Somit scheinen Produkte wie Hydroxy- und Ketofetts{\"a}uren der 9-Lipoxygenase LOX1 nicht die Hauptursache f{\"u}r die Keimungshemmung nach Alterung zu sein. Dar{\"u}ber hinaus konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine Behandlung der Bl{\"u}ten des Wildtyps mit Methyljasmonat zu einer signifikant h{\"o}heren Keimrate der Samen im Vergleich zu Samen von unbehandelten Pflanzen nach Alterung f{\"u}hrt. Ein „Lipidprofiling" der Samen von mit Methyljasmonat behandelten Pflanzen wies signifikant geringere Gehalte sowohl an freien als auch veresterten oxidierten Fetts{\"a}uren auf, was mit einer erh{\"o}hten Lebensf{\"a}higkeit korrelierte. Diese Erkenntnisse k{\"o}nnten von großer Relevanz f{\"u}r die Landwirtschaft sein, falls eine {\"U}bertragung auf Nutzpflanzen m{\"o}glich ist. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war eine eingehende Untersuchung der Rolle und Funktion der LOX6. Mit Hilfe von GUS F{\"a}rbungen konnte eine Lokalisation der LOX6 in Bl{\"a}ttern und Wurzeln nachgewiesen werden. Zudem wurde ein 35SLOX6GFP Konstrukt erstellt und in Arabidopsis thaliana Pflanzen stabil transformiert. Mit den selektionierten Linien k{\"o}nnte in Zukunft auch die intrazellul{\"a}re Lokalisation der LOX6 untersucht werden. Außerdem wurden Konstrukte mit dem Reportergen GFP und AOS sowie LOX2 hinter dem 35S Promotor kloniert, welche ebenfalls f{\"u}r weitere Lokalisations- und Kolokalisationsstudien genutzt werden k{\"o}nnen. Zudem wurde mit der Klonierung eines Konstruktes begonnen, um in Zukunft einen spezifischen LOX6 Antik{\"o}rper herstellen und auch die endogene LOX6 Lokalisation in dem Wildtyp analysieren zu k{\"o}nnen. Um die Produkte der LOX6 zu untersuchen, wurden 35SLOX6 Linien sowie die lox6 Mutante verwendet. Obwohl Hydroxyfetts{\"a}uren und Jasmonate Folgeprodukte der LOX6 sind, wiesen die 35SLOX6 Linien weder basal, noch nach Stress erh{\"o}hte Gehalte dieser im Vergleich zum Wildtyp auf. Somit geben die 35SLOX6 Linien einen Hinweis darauf, dass LOX6 im Wildtyp nicht limitierend f{\"u}r die Produktion von Hydroxyfetts{\"a}uren und Jasmonaten sein k{\"o}nnte. Um zu untersuchen, ob das Substrat der LOX6 der limitierende Faktor sein k{\"o}nnte, wurde eine Behandlung mit α Linolens{\"a}ure durchgef{\"u}hrt. Dabei entstanden allerdings nicht mehr Folgeprodukte der LOX6, sondern es fand sowohl in den 35SLOX6 Linien als auch in dem Wildtyp eine massive nicht enzymatische radikalische Oxidation der Fetts{\"a}uren statt. Um festzustellen, ob sich durch eine LOX6 {\"U}berexpression das Metabolom {\"a}ndert, wurde eine „untargeted Analyse" mit 35SLOX6 Linien durchgef{\"u}hrt. Diese zeigte vier Metabolite, welche in den 35SLOX6 Linien im Vergleich zum Wildtyp unterschiedlich stark vorhanden waren. Zudem sollte untersucht werden, ob sich die Physiologie und Stressresistenz in den {\"U}berexpressionslinien im Vergleich zum Wildtyp unterscheiden. Dabei zeichneten sich die 35SLOX6 Linien durch kleinere, hellere und rundere Bl{\"a}tter aus. Zudem wurden die Wurzeln der 35SLOX6 Linien bei Fraßversuchen mit Pocellio scaber im Vergleich zum Wildtyp weniger bevorzugt gefressen. Diese Erkenntnisse sowie die generierten Konstrukte und Pflanzenlinien k{\"o}nnen in der Zukunft einen weiteren Einblick in die vielf{\"a}ltigen Funktionen und Produkte der LOX6 gew{\"a}hren.},
  subject      = {Jasmonate},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zoeller2012,
  author    = {Zoeller, Maria Simone},
  title     = {Lipidperoxidation in der inkompatiblen Pseudomonas-Arabidopsis Interaktion: Biosynthese von Pimelin- und Azelains{\"a}ure},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-71614},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Die Biosynthese von fragmentierten Fetts{\"a}uren (kurzkettige Dicarbons{\"a}uren und deren Oxocarbons{\"a}ure-Vorstufen) ist in den meisten Pflanzen noch unklar. Wichtige, bekannte Dicarbons{\"a}uren sind Pimelins{\"a}ure (PIM) und Azelains{\"a}ure (AZA) mit den putativen Vorstufen 7-Oxo¬heptanons{\"a}ure (OHA) und 9-Oxononanons{\"a}ure (ONA). Es besteht großes Interesse die Biosynthese¬mechanismen und die Regulation der Synthese dieser Substanzen aufzukl{\"a}ren, da Fetts{\"a}ure¬fragmente an wichtigen biologischen Prozessen beteiligt sind. PIM ist eine essentielle Vorstufe von Biotin in Mikroben, Pilzen und Pflanzen. Bisher konnte die Biosynthese von PIM nur in Bakterien (E. coli und B. subtilis) aufgekl{\"a}rt werden. Es gibt keine Hinweise auf einen analogen Mechanismus in Pflanzen. Eine biologische Aktivit{\"a}t von AZA bei Pflanzen konnte erst vor kurzem beschrieben werden. Eine Forschergruppe identifizierte AZA als Metabolit, der nach Infektion mit dem Pathogen Pseudomonas syringae vermehrt im Phloemsaft von Arabidopsis vorhanden ist und der in Pflanzen eine lokale und systemische Resistenz gegen{\"u}ber dem Pathogen induziert. In Tieren sind Fetts{\"a}urefragmente ebenfalls Gegenstand aktueller Forschung. Es ist bekannt, dass eine nichtenzymatische oxidative Fragmentierung von Fetts{\"a}urehydroperoxiden in komplexen Membranlipiden als Folge von oxidativem Stress abl{\"a}uft. Phospholipide mit veresterter ONA / AZA spielen aufgrund ihrer Struktur eine Rolle als endogene Liganden bei Reaktionen des angeborenen Immunsystems. Ziel dieser Arbeit war es, die Mechanismen der Oxidation von Fetts{\"a}uren und deren Fragmentierung in Pflanzen aufzukl{\"a}ren. Weiterhin sollte die Rolle der oxidierten Fragmente in der Immunantwort der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht werden. In Pflanzen wurden fragmentierte Fetts{\"a}uren im Rahmen dieser Arbeit erstmals in komplexen Lipiden identifiziert und verschiedene Hypothesen zur Bildung von Fetts{\"a}urefragmenten experimentell {\"u}berpr{\"u}ft. Es konnte gezeigt werden, dass die Biosynthese der Fetts{\"a}urefragmente in A. thaliana ausgehend von zwei- oder dreifach unges{\"a}ttigten Fetts{\"a}uren stattfindet. 9- und 13-Lipoxygenasen (LOX1, LOX5 und LOX2) spielen dabei keine essentielle Rolle. Die Fetts{\"a}urefragmente konnten in Arabidopsis in freier Form und in komplexen Lipiden verestert (ausschließlich in Galactolipiden) detektiert werden. Applikationsexperimente zeigten, dass die Biosynthese der Fetts{\"a}urefragmente in den komplexen Lipiden auf nichtenzymatischem Wege in situ stattfindet. Dabei wird in {\"U}bereinstimmung mit den experimentellen in vitro und in vivo Daten als Reaktionsmechanismus die Dimer-Hypothese der Arbeitsgruppe um Alan Brash vorgeschlagen. In gr{\"u}nen Pflanzenteilen verl{\"a}uft die Biosynthese demzufolge in drei Schritten ab: Im ersten Schritt entsteht ein „Pool" von oxidierten Galactolipiden mit Hydroperoxid-Acylketten (mit konjugierten Dienen). Diese Hydroperoxide entstehen fortlaufend durch Oxidation der Fetts{\"a}ureacyle mittels Singulett Sauerstoff in Plastiden. Nach Infektion mit dem Pathogen P. syringae (avirulenter Stamm) wird der „Pool" von Galactolipidperoxiden durch die katalytische Einwirkung von freien Radikalen und der LOX2 erh{\"o}ht. Im zweiten Schritt findet eine Radikal-katalysierte Addition von Peroxylradikalen an Fetts{\"a}urehydroperoxide statt, wobei Lipid-Peroxid-Dimere gebildet werden. Diese instabilen Zwischenprodukte zerfallen spontan in vier Produkte, darunter zwei Aldehyd-Fragmente, ein Alkoxyradikal und ein Hydroxylradikal. Bemerkenswert ist, dass durch die Fragmentierung des Dimers weitere Radikale de novo entstehen. Im dritten Schritt k{\"o}nnen die in Galactolipiden veresterten Oxocarbons{\"a}uren zu Dicarbons{\"a}uren oxidiert werden. Hydroperoxide, die Vorl{\"a}ufer der Fetts{\"a}urefragmente, wurden in freier Form und in komplexen Lipiden verestert analysiert. Unter basalen Bedingungen liegt sowohl bei den freien, als auch bei den veresterten Hydroxyfetts{\"a}uren ein fast komplett Singulett Sauerstoff abh{\"a}ngiger Oxidationsmechanismus vor. Drei Galactolipid Hauptspezies (Monogalactosyldiacylglycerol (MGDG)-18:3-16:3, Digalactosyldiacylglycerol (DGDG)-18:3-18:3 und DGDG-18:3-16:3) sind hoch oxidiert (5 bis 9 Mol-\%, relativ zur jeweiligen Vorstufe). MGDG-18:3-18:3, ebenso wie Phosphatidylglycerol-, Phosphatidylinositol- und Triacylglycerol-Hydroxyfetts{\"a}urespezies liegen basal nur schwach oxidiert vor (< 2 Mol-\%). Nach Infektion mit dem Pathogen P. syringae kommt es zu einer massiven Lipid Biosynthese und Oxidation durch die 13-Lipoxygenase LOX2, Singulett Sauerstoff und freie Radikale. Der Oxidationsgrad der Hydroxyfetts{\"a}uren in den Galactolipiden {\"a}ndert sich kaum. Innerhalb der Triacylglycerole kommt es zu einem großen Anstieg der oxidierten Spezies (auf 12 bis 38 Mol-\%). Die Oxidation und Fragmentierung der Fetts{\"a}uren in den Galactolipiden unter basalen Bedingungen und induziert durch die Pathogenbehandlung, stellen einen wichtigen biochemischen Prozess dar, auf dem PIM und AZA entstehen.},
  subject      = {Schmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Zhu2020,
  author    = {Zhu, Mo},
  title     = {Germination and differentiation of \(Blumeria\) \(graminis\) ascospores and effects of UV-C and white light irradiation on \(B.\) \(graminis\) conidial prepenetration},
  doi       = {10.25972/OPUS-16647},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-166470},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Blumeria graminis, the obligate biotrophic grass powdery mildew, is a highly pathogenic fungus capable of inflicting foliar diseases and of causing severe yield losses. There is asexual and sexual propagation in the life cycle of B. graminis. In the epidemiological processes of this pathogen, both types of spores - asexual conidia and sexual ascospores - are crucial. Conidia of B. graminis are demonstrated to perceive cuticular very-long-chain aldehydes as molecular signal substances notably promoting germination and differentiation of the infection structure (the appressorium) - the prepenetration processes - in a concentration- and chain-length-dependent manner. Conidial germination and appressorium formation are known to be dramatically impeded by the presence of free water on the host surface. However, sexually formed ascospores are reported to easily germinate immersed in water. There are abundant assays on conidial prepenetration processes. However, with respect to the stimulating effects of very-long-chain aldehydes and to the influence of the presence of free water, ascosporic prepenetration processes are still obscure. In order to study the effects of very-long-chain aldehydes on the ascosporic prepenetration processes of wheat powdery mildew fungus B. graminis f. sp. tritici, Formvar®-based in vitro systems were applied to exclude the secondary host effects (such as host resistance) and to reproducibly provide homogeneous hydrophobic substratum surfaces. By the presence of even-numbered very-long-chain aldehydes (C22 - C30), the appressorium formation of the ascospores was notably triggered in a chain-length dependent manner. N-octacosanal (C28) was the most inducing aldehyde tested. Unlike conidia, ascospores could easily differentiate immersed in water and showed a more variable differentiation pattern even with a single germ tube differentiating an appressorium. To evaluate the alternative management against barley powdery mildew fungus Blumeria graminis f. sp. hordei, the suppressing effects of UV-C irradiation on the developmental processes of conidia on artificial surfaces (in vitro) and on host leaf surfaces (in vivo) were assayed. In vitro and in vivo, a single dose of 100 J m-2 UV-C was adequate to decrease conidial germination to < 20 \% and to reduce appressorium formation to values < 5 \%. UV-C irradiation negatively affected colony pustule size and vegetative propagation. Under photoperiodic conditions of 2h light/16h dark, 6h dark/12h light or 6h dark/18h light, UV-C-treated conidia showed photoreactivation (photo-recovery). White light-mediated photoreactivation was most effective immediately after UV-C irradiation, suggesting that a prolonged phase of darkness after UV-C application increased the efficacy of management against B. graminis. UV-C irradiation increased transcript levels of three putative photolyase genes in B. graminis, indicating those were probably involved in photoreactivation processes. However, mere white light or blue light (wavelength peak, 475 nm) could not induce the up-regulation of these genes. To determine whether visible light directly impacted the prepenetration and penetration processes of this powdery mildew pathogen, conidia of Blumeria graminis f. sp. hordei and Blumeria graminis f. sp. tritici were inoculated onto artificial surfaces and on host leaf surfaces. Samples were analyzed after incubation periods under light conditions (white light intensity and spectral quality). Increasing white light intensities directly impaired conidial prepenetration processes in vitro but not in vivo. Applying an agar layer under the wax membrane compensated for conidial water loss as a consequence of high white light irradiation. Light stimulated in vitro and in vivo the appressorium elongation of B. graminis in a wavelength-dependent manner. Red light was more effective to trigger the elongation of appressorium than blue light or green light assayed. Taken together, the findings of this study demonstrate that 1) a host surface recognition principle based on cuticular very-long-chain aldehydes is a common feature of B. graminis f. sp. tritici ascospores and conidia; 2) the transcriptional changes of three putative photolyase genes in B. graminis are mediated in a UV-C-dependent manner; 3) light directly affected the (pre)penetration processes of B. graminis.},
  subject      = {Blumeria graminis},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zhou2023,
  author    = {Zhou, Yang},
  title     = {The Exploitation of Opsin-based Optogenetic Tools for Application in Higher Plants},
  doi       = {10.25972/OPUS-23696},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-236960},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The discovery, heterologous expression, and characterization of channelrhodopsin-2 (ChR2) - a light-sensitive cation channel found in the green alga Chlamydomonas reinhardtii - led to the success of optogenetics as a powerful technology, first in neuroscience. ChR2 was employed to induce action potentials by blue light in genetically modified nerve cells. In optogenetics, exogenous photoreceptors are expressed in cells to manipulate cellular activity. These photoreceptors were in the beginning mainly microbial opsins. During nearly two decades, many microbial opsins and their mutants were explored for their application in neuroscience. Until now, however, the application of optogenetics to plant studies is limited to very few reports. Several optogenetic strategies for plant research were demonstrated, in which most attempts are based on non-opsin optogenetic tools. Opsins need retinal (vitamin A) as a cofactor to generate the functional protein, the rhodopsin. As most animals have eyes that contain animal rhodopsins, they also have the enzyme - a 15, 15'-Dioxygenase - for retinal production from food-supplied provitamin A (beta-carotene). However, higher plants lack a similar enzyme, making it difficult to express functional rhodopsins successfully in plants. But plant chloroplasts contain plenty of beta-carotene. I introduced a gene, coding for a 15, 15'-Dioxygenase with a chloroplast target peptide, to tobacco plants. This enzyme converts a molecule of β-carotene into two of all-trans-retinal. After expressing this enzyme in plants, the concentration of all-trans-retinal was increased greatly. The increased retinal concentration led to increased expression of several microbial opsins, tested in model higher plants. Unfortunately, most opsins were observed intracellularly and not in the plasma membrane. To improve their localization in the plasma membrane, some reported signal peptides were fused to the N- or C-terminal end of opsins. Finally, I helped to identify three microbial opsins -- GtACR1 (a light-gated anion channel), ChR2 (a light-gated cation channel), PPR (a light-gated proton pump) which express and work well in the plasma membrane of plants. The transgene plants were grown under red light to prevent activation of the expressed opsins. Upon illumination with blue or green light, the activation of these opsins then induced the expected change of the membrane potential, dramatically changing the phenotype of plants with activated rhodopsins. This study is the first which shows the potential of microbial opsins for optogenetic research in higher plants, using the ubq10 promoter for ubiquitous expression. I expect this to be just the beginning, as many different opsins and tissue-specific promoters for selective expression now can be tested for their usefulness. It is further to be expected that the here established method will help investigators to exploit more optogenetic tools and explore the secrets, kept in the plant kingdom.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zhang2014,
  author    = {Zhang, Yi},
  title     = {Regulation of Agrobacterial Oncogene Expression in Host Plants},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-102578},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2014},
  abstract  = {Virulent Agrobacterium tumefaciens strains transfer and integrate a DNA region of the tumor-inducing (Ti) plasmid, the T-DNA, into the plant genome and thereby cause crown gall disease. The most essential genes required for crown gall development are the T-DNA-encoded oncogenes, IaaH (indole-3-acetamide hydrolase), IaaM (tryptophan monooxygenase) for auxin, and Ipt (isopentenyl transferase) for cytokinin biosynthesis. When these oncogenes are expressed in the host cell, the levels of auxin and cytokinin increase and cause cell proliferation. The aim of this study was to unravel the molecular mechanisms, which regulate expression of the agrobacterial oncogenes in plant cells. Transcripts of the three oncogenes were expressed in Arabidopsis thaliana crown galls induced by A. tumefaciens strain C58 and the intergenic regions (IGRs) between their coding sequences (CDS) were proven to have promoter activity in plant cells. These promoters possess eukaryotic sequence structures and contain cis-regulatory elements for the binding of plant transcription factors. The high-throughput protoplast transactivation (PTA) system was used and identified the Arabidopsis thaliana transcription factors WRKY18, WRKY40, WRKY60 and ARF5 to activate the Ipt oncogene promoter. No transcription factor promoted the activity of the IaaH and IaaM promoters, despite the fact that the sequences contained binding elements for type B ARR transcription factors. Likewise, the treatment of Arabidopsis mesophyll protoplasts with cytokinin (trans-zeatin) and auxin (1-NAA) exerted no positive effect on IaaH and IaaM promoter activity. In contrast, the Ipt promoter strongly responded to a treatment with auxin and only modestly to cytokinin. The three Arabidopsis WRKYs play a role in crown gall development as the wrky mutants developed smaller crown galls than wild-type plants. The WRKY40 and WRKY60 genes responded very quickly to pathogen infection, two and four hours post infection, respectively. Transcription of the WRKY18 gene was induced upon buffer infiltration, which implicates a response to wounding. The three WRKY proteins interacted with ARF5 and with each other in the plant nucleus, but only WRKY40 together with ARF5 increased activation of the Ipt promoter. Moreover, ARF5 activated the Ipt promoter in an auxin-dependent manner. The severe developmental phenotype of the arf5 mutant prevented studies on crown gall development, nevertheless, the reduced crown gall growth on the transport inhibitor response 1 (TIR1) tir1 mutant, lacking the auxin sensor, suggested that auxin signaling is required for optimal crown gall development. In conclusion, A. tumefaciens recruits the pathogen defense related WRKY40 pathway to activate Ipt expression in T-DNA-transformed plant cells. IaaH and IaaM gene expression seems not to be controlled by transcriptional activators, but the increasing auxin levels are signaled via ARF5. The auxin-depended activation of ARF5 boosts expression of the Ipt gene in combination with WRKY40 to increase cytokinin levels and induce crown gall development.},
  subject      = {Agrobacterium tumefaciens},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Zabka2008,
  author    = {Zabka, Vanessa},
  title     = {The Plasticity of Barley (Hordeum vulgare) Leaf Wax Characteristics and their Effects on Early Events in the Powdery Mildew Fungus (Blumeria graminis f.sp. hordei): Interactive Adaptations at the Physiological and the Molecular Level},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-26402},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2008},
  abstract  = {In order to test the effects of environmental factors on different characteristics of plant leaf waxes, barley plants (Hordeum vulgare) were abiotically stress treated (exposure to darkness, heavy metal, high salt concentrations and drought), and biotically stressed by the infection with powdery mildew (Blumeria graminis f.sp. hordei; Bgh). Different wax parameters like amount, chemical composition, and micromorphology of epicuticular wax crystals, were investigated. Etiolated leaves of barley showed distinctly reduced wax amounts and modifications in their relative composition. The alterations of these wax parameters might be a result of a developmental delay, which could have been caused by a decreased availability of energy for cellular processes, due to lack of light. Cadmium exposure led to a 1.5-fold increase of wax amount, while chemical composition was unaffected. In drought- and salt-stressed plants, all investigated leaf wax parameters remained unaltered. In each of the abiotic treatments, the microstructure of epicuticular wax crystals, formed as typical platelets, was not modified. Even after 6d infection with powdery mildew (Bgh), neither locally nor systemically enforced modifications of wax features were revealed. The analyzed leave surfaces, resulting from these four abiotic and the biotic treatment (phenotypic approach), were compared to altered leaf surfaces' characteristics of 18 analyzed eceriferum (cer-) wax mutants (genotypic approach). Within the screening, 5 mutants were selected which distinctly differed from the wild-type in wax amount, portions of epi- and intracuticular wax fraction, relative chemical composition, crystal morphology, and surface wettability (hydrophobicity). Apart from quantitative and qualitative effects on the leaf waxes, environmentally enforced modifications in cuticular waxes might be reflected in molecular processes of wax biogenesis. Therefore, a barley wax-microarray was established. 254 genes were selected, which are putatively involved in processes of de novo fatty acid biosynthesis, fatty acid elongation, and modification, and which are supposed to take part in lipid-trafficking between cell compartments, and transport of wax components to the outer cell surface. The regulations within the expression pattern evoked by the respective treatments were correlated with the corresponding analytical wax data, and the observed molecular effects of a 3d powdery mildew infection were compared with succeeding fungal morphogenesis. Etiolation and cadmium exposition pointed to transcriptional modifications in the de novo fatty acid synthesis, and in the screened, transport-related mechanisms, which correlate with respective alterations in surface wax characteristics. Moderate changes in the gene expression pattern, evoked by drought- and salinity-stress, might give hints for evolved adaptations in barley to such common habitat stresses. Theinvasion of powdery mildew into the epidermal host cells was reflected in the regulation of several genes. Beside other functions, these genes take part in pathogen defense, and intracellular component transport, or they encode transcription factors. The different modifications within the molecular responses evoked by the investigated abiotic treatments, and the effects of powdery mildew infection representing a biotic stressor, were compared between the different treatments. In order to test the potential impact of different wax parameters on Bgh, conidia germination and differentiation was comparably investigated on leaf surfaces of abiotically stressed wild-type and cer-mutants, isolated cuticles, and further artificial surfaces. The rates of conidial development were similar on each of the leaf surfaces resulting from the abiotic treatments, while a significant reduction of the germination and differentiation success was revealed for the wax mutant cer-yp.949. Compared to the wild-type, developmental rates on isolated cuticles and extracted leaf waxes of the mutant cer-yp.949 indicated a modified embedding of cuticular waxes, and a possibly changed three-dimensional structure of the cer-yp.949 cuticle, which might explain the reduced conidial developmental rates on leaf surfaces of this particular mutant. Experiments with Bgh conidia on mechanically de-waxed leaf surfaces (selective mechanical removal of the epicuticular leaf waxes with glue-like gum arabic, followed by an extraction of the intracuticular wax portion with chloroform) demonstrated the importance of the wax coverage for the germination and differentiation of the fungal conidia. On all dewaxed leaf surfaces, except those of cer-yp.949, the differentiation success of the germlings was significantly reduced, by about 20\% ("wax-effect"). This result was verified through an artificial system with increased conidia developmental rates on glass slides covered with extracted leaf waxes. Further comparative tests with the major components of barley leaf wax, hexacosanol and hexacosanal, showed that the germination and differentiation of powdery mildew conidia not only depends on the different chemistry, but is also influenced by the respective surface hydrophobicity. Compared to hexacosanol, on hexacosanal coated glass surfaces, higher germination and differentiation rates were achieved, which correlated with increased levels of surface hydrophobicity. Developmental rates of conidia on hydrophobic foils demonstrated that hydrophobicity, as a sole surface factor, may stimulate the conidial germination and differentiation processes. Moreover, the survival of conidia on artificial surfaces is determined by additional surface derived factors, e.g. the availability of water, and a pervadable matrix.},
  subject      = {Mehltau},
  language  = {en}
}
@phdthesis{YuStrzelczyk2023,
  author    = {Yu-Strzelczyk, Jing},
  title     = {Generation and Characterization of novel proteins for light-activated hyperpolarization of cell membranes},
  doi       = {10.25972/OPUS-26675},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-266752},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {The light-gated cation channel Channelrhodopsin-2 was discovered and characterized in 2003. Already in 2005/2006 five independent groups demonstrated that heterologous expression of Channelrhodopsin-2 is a highly useful and simply applicable method for depolarizing and thereby activating nerve cells. The application of Channelrhodopsin-2 revolutionized neuroscience research and the method was then called optogenetics. In recent years more and more light-sensitive proteins were successfully introduced as "optogenetic tools", not only in neuroscience. Optogenetic tools for neuronal excitation are well developed with many different cation-conducting wildtype and mutated channelrhodopsins, whereas for inhibition of neurons in the beginning (2007) only hyperpolarizing ion pumps were available. The later discovered light-activated anion channels (anion channelrhodopsins) can be useful hyperpolarizers, but only at low cytoplasmic anion concentration. For this thesis, I optimized CsR, a proton-pumping rhodopsin from Coccomyxa subellipsoidea, which naturally shows a robust expression in Xenopus laevis oocytes and plant leaves. I improved the expression and therefore the photocurrent of CsR about two-fold by N-terminal modification to the improved version CsR2.0, without altering the proton pump function and the action spectrum. A light pulse hyperpolarised the mesophyll cells of CsR2.0-expressing transgenic tobacco plants (N. tabacum) by up to 20 mV from the resting membrane potential of -150 to -200 mV. The robust heterologous expression makes CsR2.0 a promising optogenetic tool for hyperpolarization in other organisms as well. A single R83H point-mutation converted CsR2.0 into a light-activated (passive) proton channel with a reversal potential close to the Nernst potential for intra-/extra-cellular H+ concentration. This light-gated proton channel is expected to become a further useful optogenetic tool, e.g. for analysis of pH-regulation in cells or the intercellular space. Ion pumps as optogenetic tools require high expression levels and high light intensity for efficient pump currents, whereas long-term illumination may cause unwanted heating effects. Although anion channelrhodopsins are effective hyperpolarizing tools in some cases, their effect on neuronal activity is dependent on the cytoplasmic chloride concentration which can vary among neurons. In nerve cells, increased conductance for potassium terminates the action potential and K+ conductance underlies the resting membrane potential in excitable cells. Therefore, several groups attempted to synthesize artificial light-gated potassium channels but 2 all of these published innovations showed serious drawbacks, ranging from poor expression over lacking reversibility to poor temporal precision. A highly potassium selective light-sensitive silencer of action potentials is needed. To achieve this, I engineered a light-activated potassium channel by the genetic fusion of a photoactivated adenylyl cyclase, bPAC, and a cAMP-gated potassium channel, SthK. Illumination activates bPAC to produce cAMP and the elevated cAMP level opens SthK. The slow diffusion and degradation of cAMP makes this construct a very light-sensitive, long-lasting inhibitor. I have successfully developed four variants with EC50 to cAMP ranging from 7 over 10, 21, to 29 μM. Together with the original fusion construct (EC50 to cAMP is 3 μm), there are five different light- (or cAMP-) sensitive potassium channels for researchersto choose, depending on their cell type and light intensity needs.},
  subject      = {Proteine},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Yang2022,
  author    = {Yang, Shang},
  title     = {Characterization and engineering of photoreceptors with improved properties for optogenetic application},
  doi       = {10.25972/OPUS-20527},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-205273},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Optogenetics became successful in neuroscience with Channelrhodopsin-2 (ChR2), a light-gated cation channel from the green alga Chlamydomonas reinhardtii, as an easy applicable tool. The success of ChR2 inspired the development of various photosensory proteins as powerful actuators for optogenetic manipulation of biological activity. However, the current optogenetic toolbox is still not perfect and further improvements are desirable. In my thesis, I engineered and characterized several different optogenetic tools with new features. (i) Although ChR2 is the most often used optogenetic actuator, its single-channel conductance and its Ca2+ permeability are relatively low. ChR2 variants with increased Ca2+ conductance were described recently but a further increase seemed possible. In addition, the H+ conductance of ChR2 may lead to cellular acidification and unintended pH-related side effects upon prolonged illumination. Through rational design, I developed several improved ChR2 variants with larger photocurrent, higher cation selectivity, and lower H+ conductance. (ii) The light-activated inward chloride pump NpHR is a widely used optogenetic tool for neural silencing. However, pronounced inactivation upon long time illumination constrains its application for long-lasting neural inhibition. I found that the deprotonation of the Schiff base underlies the inactivation of NpHR. Through systematically exploring optimized illumination schemes, I found illumination with blue light alone could profoundly increase the temporal stability of the NpHR-mediated photocurrent. A combination of green and violet light eliminates the inactivation effect, similar to blue light, but leading to a higher photocurrent and therefore better light-induced inhibition. (iii) Photoactivated adenylyl cyclases (PACs) were shown to be useful for light-manipulation of cellular cAMP levels. I developed a convenient in-vitro assay for soluble PACs that allows their reliable characterization. Comparison of different PACs revealed that bPAC from Beggiatoa is the best optogenetic tool for cAMP manipulation, due to its high efficiency and small size. However, a residual activity of bPAC in the dark is unwanted and the cytosolic localization prevents subcellular precise cAMP manipulation. I therefore introduced point mutations into bPAC to reduce its dark activity. Interestingly, I found that membrane targeting of bPAC with different linkers can remarkably alter its activity, in addition to its localization. Taken together, a set of PACs with different activity and subcellular localization were engineered for selection based on the intended usage. The membrane-bound PM-bPAC 2.0 with reduced dark activity is well-tolerated by hippocampal neurons and reliably evokes a transient photocurrent, when co-expression with a CNG channel. (iv) Bidirectional manipulation of cell activity with light of different wavelengths is of great importance in dissecting neural networks in the brain. Selection of optimal tool pairs is the first and most important step for dual-color optogenetics. Through N- and C-terminal modifications, an improved ChR variant (i.e. vf-Chrimson 2.0) was engineered and selected as the red light-controlled actuator for excitation. Detailed comparison of three two-component potassium channels, composed of bPAC and the cAMP-activated potassium channel SthK, revealed the superior properties of SthK-bP. Combining vf-Chrimson 2.0 and improved SthK-bP "SthK(TV418)-bP" could reliably induce depolarization by red light and hyperpolarization by blue light. A residual tiny crosstalk between vf-Chrimson 2.0 and SthK(TV418)-bP, when applying blue light, can be minimized to a negligible level by applying light pulses or simply lowering the blue light intensity.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Woitke2001,
  author    = {Woitke, Markus},
  title     = {Artenkombination, Etablierungsstadium und anthropogenes St{\"o}rungsregime als Einflußfaktoren auf die Bestandsentwicklung der invasiven Brassicaceae Bunias orientalis L. und Rorippa austriaca (Crantz)Besser in experimenteller Vegetation},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2500},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2001},
  abstract  = {Einerseits werden anthropogene St{\"o}rungen oft genannt, um erfolgreiche Invasionen von invasiven Organismen in ihren neuen Arealen zu erkl{\"a}ren. Andererseits sind g{\"a}ngige Theorien pflanzlicher Invasionen h{\"a}ufig f{\"u}r ihren limitierten erkl{\"a}renden und voraussagenden Wert kritisiert worden, haupts{\"a}chlich aus Gr{\"u}nden der {\"o}kologisch komplexen Zusammenh{\"a}nge, die Invasionen zu Grunde liegen. Die {\"o}kologische Komplexit{\"a}t eines andauernden Invasionsprozesses zweier invasiver Brassicaceen ber{\"u}cksichtigend, wurde diese Studie durchgef{\"u}hrt, um experimentell die wichtigsten Faktoren zu bestimmen, die den an Feldstandorten zu beobachtenden variablen Dominanz-Mustern der Arten im Vergleich zu vergesellschafteten indigenen Arten zugrunde liegen. Das Vorkommen, die relative H{\"a}ufigkeit und die Dynamik der genannten Arten in spontanen Best{\"a}nden stand daher im Zentrum dieser Arbeit. Ziel der Arbeit war es, auf der Basis des erlangten Verst{\"a}ndnisses der funktionellen {\"O}kologie der Kodominanzgesellschaften Vorhersagen zum gegenw{\"a}rtig fortschreitenden Invasionsprozeß zu machen. Die Bestandsentwicklung (Wachstum und Fitneß) der zwei invasiven Arten wurde in Abh{\"a}ngigkeit unterschiedlicher Artenkombination, Etablierungsstadium und anthropogenem St{\"o}rungsregime in experimenteller Vegetation untersucht. Diese Untersuchungen sind von unmittelbarer Bedeutung f{\"u}r das untersuchte System, weil eine m{\"o}glichst 'naturgetreue' Artenvergesellschaftung an einem geeigneten Standort gew{\"a}hlt wurde. Dar{\"u}ber hinaus sollte durch die Dauer des Experiments (3 volle Vegetationsperioden) vermieden werden, daß es zu Fehleinsch{\"a}tzungen von Bestandsentwicklungsdynamiken kommt, die aus zu kurzen Beobachtungszeitr{\"a}umen resultieren k{\"o}nnen und f{\"u}r pr{\"a}diktive Aussagen bedeutungslos sind. Die dieser Arbeit zugrunde liegenden Fragen und Hypothesen waren: (?) Werden die invasiven relativ zu den indigenen Arten durch St{\"o}rungsmanagements gef{\"o}rdert? F{\"u}hrt wiederholte St{\"o}rung zu einer Verst{\"a}rkung der Effekte {\"u}ber die Zeit? (!) Hypothese: Die invasiven k{\"o}nnen relativ zu den indigenen Arten unter dem Einfluß von St{\"o}rungsmanagements profitieren, wobei die Unterschiede mit der Zeit st{\"a}rker werden. (.)Die Hypothese wird durch die Ergebnisse best{\"a}tigt. Kumulative, durch wiederholte St{\"o}rungen verursachte Effekte, f{\"o}rdern die Invasiven relativ zu den Indigenen. (?) Unterscheiden sich die unterschiedlichen St{\"o}rungsregime in ihren Effekten voneinander? (!) Hypothese: Beide invasive Arten reagieren in {\"a}hnlicher Weise. Eine zunehmende St{\"o}rungsintensit{\"a}t (P>M2>M1>K) verst{\"a}rkt die Effekte. (.)Diese Hypothese wird durch die Ergebnisse teilweise best{\"a}tigt. Insgesamt gesehen werden die Invasiven durch eine zunehmende Intensit{\"a}t der St{\"o}rung st{\"a}rker gef{\"o}rdert. Allerdings unterscheiden sich die beiden Arten in ihrer Reaktion auf unterschiedliche St{\"o}rungen erheblich. B. orientalis profitierte nur m{\"a}ßig, sowohl von Mahd als auch von Bodenabtragung. R. austriaca dagegen wurde von Mahd eher beeintr{\"a}chtigt und profitierte sehr stark von Bodenabtragung. (?) Wie wirken sich Variationen in der Zusammensetzung von Etablierungsstadien zu Beginn einer Bestandsentwicklung aus? (!)Hypothese: Ein Entwicklungsvorsprung, i.a. ein weiter fortgeschrittenes Etablierungssstadium im Vergleich zu den vergesellschafteten Indigenen, sollte f{\"u}r die Invasiven von Vorteil sein. Im Falle, daß beide Gruppen durch gleiche Etablierungsstadien vertreten sind, sollte die Etablierung aus juvenilen Stadien vorteilhafter sein als jene aus adultem Pflanzenmaterial, weil angenommen wird, daß invasive Arten hohe anf{\"a}ngliche Wachstumsraten juveniler Stadien aufweisen. (.) Auch diese Hypothese kann durch die Ergebnisse nur teilweise best{\"a}tigt werden. Ein Etablierungsvorsprung ist f{\"u}r die Invasiven nur zu Beginn der Bestandsentwicklung bedeutend. Dar{\"u}ber hinaus profitiert R. austriaca relativ st{\"a}rker von der Regeneration aus adultem Pflanzenmaterial. Zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist das auf das enorme Potential dieser Art, aus fragmentierten Pflanzen erfolgreich zu regenerieren. (?) Haben unterschiedliche Artenkombinationen einen Einfluß auf die Reaktion der Invasiven auf die unterschiedlichen St{\"o}rungsregime und Etablierungsstadien? (!) Hypothese: Ein Unterschied in der Reaktion wird erwartet, aber keine Ver{\"a}nderung der wesentlichen Muster. (.) Der Austausch einer Art (funktioneller {\"O}kotyp) der f{\"u}nf (sechs) vergesellschafteten Arten in experimenteller Vegetation hatte einen st{\"a}rkeren Effekt auf die Ergebnisse als erwartet. Es zeigt sich, daß die An- oder Abwesenheit eines funktionellen {\"O}kotyps daf{\"u}r verantwortlich ist, ob die invasive Art in ihrer Bestandsentwicklung prosperiert oder beeintr{\"a}chtigt wird. Zusammenfassend l{\"a}ßt sich sagen, daß die Invasiven schwache Konkurrenten sind, aber von anthropogener St{\"o}rung opportun profitieren. Ihre Entwicklung in den weit verbreiteten 'Co-Dominanzgesellschaften', welche Betrachtungsgegenstand dieser Untersuchung waren, h{\"a}ngt eindeutig mit allen vier untersuchten Faktoren zusammen und ist von diesen abh{\"a}ngig: Artidentit{\"a}t, Art der St{\"o}rung, Etablierungsstadium und Artkombination. Die Effekte dieser Faktoren interagieren in komplexer Art und Weise. Zieht man die gegenw{\"a}rtige Art der Landnutzung in der Region in Betracht, muß davon ausgegangen werden, daß beide Arten in m{\"a}ßig bis stark gest{\"o}rten krautigen Gesellschaften mit ausreichender N{\"a}hrstoffversorgung weiter zunehmen werden. Der Invasionserfolg von R. austriaca wird st{\"a}rker von Bodenst{\"o}rung und Bodentranslokation abh{\"a}ngen, w{\"a}hrend f{\"u}r B. orientalis zu erwarten ist, daß sie vor allem an gem{\"a}hten Standorten mit nicht zu dichtem Bestand an Gr{\"a}sern weiter expandieren wird.},
  subject      = {{\"O}sterreichische Sumpfkresse},
  language  = {de}
}
@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{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}
}
@phdthesis{Werner2000,
  author    = {Werner, Monika},
  title     = {Molekulare Charakterisierung der Reaktion von Lycopersicon esculentum auf den phanerogamen Parasiten Cuscuta reflexa},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-2462},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der inkompatiblen Interaktion von Lycopersicon esculentum und Cuscuta reflexa wird die Ausbildung von Haustorien, spezieller Organe, die der Nahrungsaufnahme durch den Parasiten dienen,bereits in einem sehr fr{\"u}hen Stadium der Infektion gehemmt. Um einen Einblick in die Regulationsmechanismen der Tomatenreaktion zu gewinnen, wurde eine Subtraktive Hybridisierung durchgef{\"u}hrt und es konnten 20 Gene identifiziert werden, deren Transkripte nach Cuscuta-Befall im Wirtsgewebe akkumulieren. Entsprechend ihrer m{\"o}glichen Proteinfunktion lassen sich die mRNAs verschiedenen Bereichen der Tomatenreaktion im Infektionsprozess zuordnen: (a) Abwehr-assoziierte Proteine, (b) Signaltransduktionsassoziierte Proteine, (c) Zellstreckungsassoziierte Proteine und (d) Proteine mit bislang vollst{\"a}ndig unbekannter Funktion. Einige der identifizierten mRNAs wurden durch Northern Analysen n{\"a}her charakterisiert. Da eine der mRNAs eine m{\"o}gliche Xyloglucanendotransglycosylase (XET) kodiert, wurde die XET-Aktivit{\"a}t im Tomatengewebe nach Infektion bestimmt. Außerdem wurde der Einfluß des Phytohormons Auxin auf die Akkumulation der Xyloglucanendotransglycosylase LeEXT1 sowie des Aquaporins LeAqp2 untersucht. Trotz auxinregulierter Transkription nach Cuscuta-Befall zeigte die auxininsensitive Tomatenmutante diageotropica im Vergleich zum Wildtyp keine ver{\"a}nderte Kompatibilit{\"a}t.},
  subject      = {Tomate},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Weidauer2010,
  author    = {Weidauer, Stella Elisabeth},
  title     = {Strukturelle und funktionelle Charakterisierung des Knochenwachstums-Modulators Sclerostin},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-46224},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Die Knochenhom{\"o}ostase erfolgt durch das Zusammenspiel mehrerer Zelltypen. W{\"a}hrend die Osteoblasten f{\"u}r den Knochenaufbau verantwortlich sind, resorbieren die Osteoklasten Knochengewebe. Beide Vorg{\"a}nge werden durch die Osteozyten streng reguliert. Eine St{\"o}rung im strikt regulierten Gleichgewicht zwischen Knochenabbau und Knochenaufbau kann daher zu Knochenkrankheiten wie Osteoporose f{\"u}hren. Auf molekularer Ebene erfolgt die Kommunikation zwischen den einzelnen Zelltypen {\"u}ber zwei wichtige Signalwege, den der „Bone Morphogenetic Protein"-Superfamilie (BMPs) und den der Wnt-Proteine. Die Signal{\"u}bertragung wird hierbei durch sekretierte Faktoren induziert, die an Rezeptoren auf der Zelloberfl{\"a}che binden. Deren Aktivierung f{\"u}hrt zu einem intrazellul{\"a}ren Signal, welches letztlich die Expression von Zielgenen reguliert. Beide Signalwege werden auf mehreren Ebenen, extrazellul{\"a}r, membranst{\"a}ndig und intrazellul{\"a}r reguliert. Das 2003 identifizierte Sclerostin ist ein Vertreter der extrazellul{\"a}ren Regulatorproteine und wurde aufgrund seiner Zugeh{\"o}rigkeit zur DAN-Familie zun{\"a}chst f{\"a}lschlicherweise als direkter Inhibitor des BMP-Signalwegs eingestuft. Mittlerweile wird allerdings davon ausgegangen, dass Sclerostin den Wnt-Signalweg negativ reguliert, indem es die Wnt Ko-Rezeptoren LRP5 und LRP6 bindet, die beide zu der Familie der „Low-density lipoprotein receptors" geh{\"o}ren. {\"U}ber den molekularen Inhibitionsmechanismus von Sclerostin war jedoch zum Startpunkt dieser Dissertationsarbeit wenig bekannt. Daher wurde Sclerostin im Rahmen dieser Arbeit biophysikalisch und biochemisch charakterisiert. Die Aufkl{\"a}rung mittels NMR-Spektroskopie ergab f{\"u}r Sclerostin eine Struktur, die sich in drei Regionen gliedert: den Cystinknoten, sowie einen „Loop"-Bereich und die Fingerregion. Vom zentralen Cystinknoten gehen drei Peptid-Schleifen in zwei entgegengesetzte Richtungen aus. Schleife eins und drei bilden eine definierte ß-Faltblattstruktur und {\"a}hneln zwei Fingern einer Hand. Die zweite Schleife, welche vom Cystinknoten isoliert in die entgegengesetzte Richtung verl{\"a}uft („Loop"), ist wie die beiden langen N- und C-Termini flexibel und unstrukturiert. Die in Zusammenarbeit mit der Firma AbD-Serotec entstandenen Fab-Fragmente erm{\"o}glichten die Bestimmung des Bindeepitops der Sclerostin/LRP5-Interaktion im Bereich der unstrukturierten dritten Schleife von Sclerostin. Die Struktur von Sclerostin und die Identifikation des Bindeepitops auf Sclerostinseite geben nun erste Einblicke in den molekularen Mechanismus der Sclerostin/LRP5-Interaktion. Diese Kenntnis kann f{\"u}r die Entwicklung von Kleinmolek{\"u}linhibitoren mittels rationalem Drugdesign genutzt werden, welche, wie auch der in Kooperation entwickelte die Sclerostinaktivit{\"a}t neutralisierende Antik{\"o}rper AbD09097, hochinteressante Ans{\"a}tze f{\"u}r neuartige anabole Therapien von Krankheiten mit Knochenschwund darstellen.},
  subject      = {Cytokine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Wehner2012,
  author    = {Wehner, Nora},
  title     = {Etablierung und Anwendung molekularer Methoden zur Analyse des Arabidopsis thaliana Transkriptionsfaktor-ORFeoms},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-72057},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2012},
  abstract  = {Transkriptionsfaktoren (TF) sind wichtige Regulatoren der Genexpression. In Arabidopsis kodieren ca. 1500-2000 Gene f{\"u}r TF, von denen die Mehrheit bis heute nicht funktionell charakterisiert ist. Um die Aufkl{\"a}rung der TF-Funktionen weiter voranzutreiben, werden daher Analyse-Plattformen f{\"u}r Hochdurchsatzverfahren immer wichtiger. In den letzten Jahren sind umfangreiche Gateway® -kompatible ORF (open-reading-frame)-Kollektionen f{\"u}r Arabidopsis aufgebaut worden, die nun als n{\"u}tzliche Ressourcen f{\"u}r genetische Analysen zur Verf{\"u}gung stehen. Auf Grundlage dieser Kollektionen wurde in dieser Arbeit eine neue Screening-Plattform etabliert, mit der trans-regulatorische Eigenschaften von TF in einem Hochdurchsatzverfahren untersucht werden k{\"o}nnen. Ein Mikrotiterplatten-System f{\"u}r Protoplastentransformationen erlaubt die transiente Koexpression von 96 verschiedenen TF-Expressionsvektoren mit einem Promotor:Luciferase-Reporter der Wahl. Das Transaktivierungspotential jedes einzelnen TF kann {\"u}ber die Luciferaseaktivit{\"a}t bestimmt werden, indem emittierte Lumineszenz in einem Luminometer detektiert wird. Die Funktionalit{\"a}t des PTA (Protoplast Trans Activation)-Systems wurde anhand einer Transaktivierungsstudie der bereits gut charakterisierten Promotoren von RD29A und PDF1.2 und der ERF (Ethylene Response Factor)-TF-Familie {\"u}berpr{\"u}ft, wobei bekannte Bindungsspezifit{\"a}ten der TF best{\"a}tigt werden konnten. F{\"u}r das System wurde eine umfassende Arabidopsis TF-Kollektion aufgebaut. Ca. 950 verschiedene Gateway® -kompatible TF-Expressionsvektoren stehen f{\"u}r Screening-Ans{\"a}tze zur Verf{\"u}gung. F{\"u}r das PTA-System wurden verschiedene Anwendungen etabliert. Neben transaktivierenden, konnten beispielsweise auch repressive Eigenschaften von TF bestimmt werden. Dar{\"u}ber hinaus wurde gezeigt, dass es m{\"o}glich ist, (I) die Expression von Promotoren gezielt durch verschiedene Stimuli, wie Salz oder Pflanzenhormone zu modulieren, (II) Protein-Protein-Interaktionen zu bestimmen, sowie (III) den Einfluss von Signalmolek{\"u}len (wie z. B. Kinasen) auf ihre Aktivierungseigenschaften zu untersuchen. Das PTA-System wurde in verschiedenen Screening-Ans{\"a}tzen zur Identifizierung transkriptioneller Regulatoren pflanzlicher Stressantworten eingesetzt. In einer Analyse des Auxin-induzierbaren GH3.3-Promotors wurde dabei gezeigt, dass weit mehr bZIP-TF Einfluss auf die Auxin-vermittelte GH3.3-Expression haben, als bisher angenommen. Beispielsweise zeigten bZIP16 und bZIP68 ein h{\"o}heres Transaktivierungspotential, als die bisher beschriebenen bZIP-Regulatoren der GH3.3-Expression. In einem zweiten Ansatz wurde die koordinierte Regulation der Biosynthese von Tryptophan-abgeleiteten antimikrobiellen Sekund{\"a}rmetaboliten (Indol-Glukosinolate, Camalexin) untersucht. Dabei konnten ERF-TF der phylogenetischen Gruppen VIII und IX als potentielle Regulatoren mehrerer wichtiger Gene der Biosynthesewege identifiziert werden. Mit einem zus{\"a}tzlichen Screening-Ansatz der gesamten TF-Expressionsvektor-Kollektion und einem Markerpromotor des Camalexin-Biosynthesewegs wurden weitere potentielle Regulatoren identifiziert, von denen einige bereits in der Pathogenantwort beschrieben sind. In einem weiteren Schwerpunkt dieser Arbeit wurde die von Weiste et al. (2007) etablierte Arabidopsis thaliana TF-ORF-{\"U}berexpressions-Kollektion (AtTORF-EX) erweitert. Mit Hilfe des daf{\"u}r entwickelten Hochdurchsatzverfahrens zur Generierung stabil transformierter Pflanzenlinien wurden neue {\"U}berexpressionssamen-Kollektionen hergestellt und anschließend in einem Screening-Ansatz auf erh{\"o}hte Toleranz gegen{\"u}ber oxidativem Stress getestet, wobei die Chemikalie Paraquat als oxidativer Stress-Geber eingesetzt wurde. Die TF bZIP1 und OBP1 konnten dabei als Resistenz-vermittelnd identifiziert werden. Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit mit Hilfe beider Systeme neue potentielle Regulatoren pflanzlicher Stressantworten identifiziert.},
  subject      = {Ackerschmalwand},
  language  = {de}
}
@phdthesis{WalpergebSchwarz2020,
  author    = {Walper [geb. Schwarz], Elisabeth},
  title     = {Identifizierung und Charakterisierung von Transkriptionsfaktoren in der pflanzlichen Antwort auf das Oxylipin 9-Hydroxyoktadekatriens{\"a}ure (9-HOT)},
  doi       = {10.25972/OPUS-12804},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-128047},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2020},
  abstract  = {Oxylipine werden in der Pflanze unter Stressbedingungen gebildet. Die daf{\"u}r notwendige Oxidation von Fetts{\"a}uren wird entweder nicht-enzymatisch {\"u}ber Radikale wie reaktive Sauerstoffspezies (ROS) oder enzymatisch {\"u}ber Lipoxygenasen katalysiert. Abh{\"a}ngig von der Position der Oxidation in der Fetts{\"a}ure entstehen dabei C13- oder C9-Oxylipine. Sehr gut erforscht sind C13-Oxylipine wie Jasmons{\"a}ure (JA), die bei biotischem Stress und Verwundung gebildet werden und bei exogener Gabe das Wurzelwachstum von Arabidopsis thaliana hemmen. Die C9-Oxylipine wie 9-Hydroxyoktadekatriens{\"a}ure (9-HOT) sind erst wenig erforscht. Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung von Transkriptionsfaktoren, mit dem Fokus auf 9-HOT-vermittelte Signalwegen in Arabidopsis thaliana. Da bekannt ist, dass auch sie zu einer Hemmung des Wurzelwachstums f{\"u}hren, wurde dazu die Untersuchung des Wurzelwachstums von 10 Tage alten Keimlingen etabliert. Funktionsgewinn-Mutanten des Transkriptionsfaktors TGA5 sowie des TGA5-Zielgens CYTOCHROM P450 MONOOXYGENASE CYP81D11 zeigten auf 9-HOT ein verglichen mit Col-0 deutlich besseres Wurzelwachstum. Die AtTORF-Ex-Kollektion, eine große Sammlung an {\"U}berexpressions-Linien verschiedener Transkriptionsfaktoren, wurde hinsichtlich Wurzelwachstums auf dem Oxylipin 9-HOT analysiert. Die Gesamtheit der untersuchten Pflanzen enthielt 263 unabh{\"a}ngige TF-Expressions-Konstrukte. Von 6087 untersuchten Pflanzen zeigten 201 Pflanzen keine Hemmung des Wurzelwachstums auf 9-HOT. Dabei konnten 80 verschiedene Transkriptionsfaktoren identifiziert werden, deren {\"U}berexpression die Wurzelwachstums-hemmende Wirkung von 9-HOT kompensiert. Es zeigte sich eine H{\"a}ufung von Transkriptionsfaktoren der ERF- (ethylene responsive factor) Familie. Die verst{\"a}rkte Expression der nahe verwandten Transkriptionsfaktoren ERF106 und ERF107 erm{\"o}glichte sowohl auf 9-HOT als auch auf 9-KOT ein l{\"a}ngeres Wurzelwachstum im Vergleich zum Wildtyp. Die Genexpression von ERF106 und ERF107 wird durch {\"U}berflutung aktiviert. Durch {\"U}berflutung wird im Wildtyp die Expression von Hypoxia-Antwort-Genen wie HRE1, SUS4 oder PDC1 induziert. In den Funktionsverlust-Mutanten sind diese Gene in der Expression aber nicht beeinflusst. Auch ist nach {\"U}berflutung im normalen Tag / Nacht-Rhythmus kein signifikanter Unterschied im {\"U}berleben zwischen Col-0 und den Mutanten erf106, erf107 und erf106xerf107 nachweisbar. Zur Identifikation m{\"o}glicher Ziel-Gene von ERF106 und ERF107 wurden Transkriptom-Analysen durchgef{\"u}hrt. Die Funktionsverlust-Mutanten erf106, erf107 und erf106xerf107 zeigten weder im Grundzustand noch nach 4 Stunden {\"U}berflutung Ver{\"a}nderungen in den bekannten Hypoxia-Antwort-Genen. Die Funktionsgewinn-Mutanten von ERF106 und ERF107 zeigten in der Transkriptom-Analyse eine deutliche Aktivierung von Genen, die wichtig f{\"u}r Entgiftung und Stressabwehr sind. Ebenso wurden wichtige Biosynthese-Gene aus der Camalexin- und Glukosinolat-Synthese in den Funktionsgewinn-Mutanten verst{\"a}rkt exprimiert. Des Weiteren konnte eine verringerte Expression von Genen beobachtet werden, die wichtig f{\"u}r die Regulation der Eisen-Aufnahme sind, darunter bHLH-Transkriptionsfaktoren, der Eisen-Transporter IRON REGULATED TRANSPORTER 1 (IRT1) und die Eisen-Reduktase FERRIC REDUCTION OXIDASE 2 (FRO2). Zusammenfassend wurden in dieser Arbeit durch die Untersuchung der AtTORF-Ex-Kollektion mehrere TF identifiziert, die wichtige Abwehr-Gene gegen Stress- und Vergiftung sowie bedeutende Gene im Bereich der Biosynthese und Eisenaufnahme regulieren k{\"o}nnen, um so die Antwort auf C9-Oxylipine zu beeinflussen.},
  subject      = {Oxylipine},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Voss2021,
  author    = {Voß, Lena Johanna},
  title     = {{\"A}nderungen der Membranspannung und der Osmolarit{\"a}t als Ausl{\"o}ser f{\"u}r Calciumsignale in Pflanzen - Studien an Schließzellen von Nicotiana tabacum und Polypodium vulgare},
  doi       = {10.25972/OPUS-21963},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-219639},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Stomata sind kleine Poren in der Blattoberfl{\"a}che, die Pflanzen eine Anpassung ihres Wasserhaushalts an sich {\"a}ndernde Umweltbedingungen erm{\"o}glichen. Die {\"O}ffnungsweite der Stomata wird durch den Turgordruck der Schließzellen bestimmt, der wiederum durch Ionenfl{\"u}sse {\"u}ber die Membranen der Zelle reguliert wird. Ein Netzwerk von Signaltransduktionswegen sorgt daf{\"u}r, dass Pflanzen die Stomabewegungen an die Umgebungsbedingungen anpassen k{\"o}nnen. Viele molekulare Komponenten dieser Signaltransduktionketten in Schließzellen von Angiospermen sind inzwischen bekannt und Calcium spielt darin als Signalmolek{\"u}l eine wichtige Rolle. Weitgehend unbekannt sind dagegen die Mechanismen, die zur Erzeugung von transienten Erh{\"o}hungen der Calciumkonzentration f{\"u}hren. Auch die molekularen Grundlagen der Regulierung der Stomaweite in Nicht-Angiospermen-Arten sind bisher nur wenig verstanden. Um zur Aufkl{\"a}rung dieser Fragestellungen beizutragen, wurden in dieser Arbeit Mechanismen zur Erh{\"o}hungen der cytosolischen Calciumkonzentration sowie elektrophysiologische Eigenschaften von Schließzellen untersucht. Der Fokus lag hierbei insbesondere auf der Visualisierung cytosolischer Calciumsignale in Schließzellen. Im ersten Teil der Arbeit wurde durch die Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse mittels TEVC (Two Electrode Voltage Clamp) gezielt eine Erh{\"o}hung der cytosolischen Calciumkonzentration in einzelnen Schließzellen von Nicotiana tabacum ausgel{\"o}st. Um die Dynamik der cytosolischen Calciumkonzentration dabei zeitlich und r{\"a}umlich hoch aufgel{\"o}st zu visualisieren, wurde simultan zu den elektrophysiologischen Messungen ein Spinning-Disc-System f{\"u}r konfokale Aufnahmen eingesetzt. W{\"a}hrend der Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse wurde eine transiente Vergr{\"o}ßerung des cytosolischen Volumens beobachtet. Diese l{\"a}sst sich durch einen osmotisch getriebenen Wasserfluss erkl{\"a}ren, der durch die Ver{\"a}nderung der Ionenkonzentration im Cytosol verursacht wird. Diese wiederum wird durch die spannungsabh{\"a}ngige Aktivierung einw{\"a}rtsgleichrichtender Kaliumkan{\"a}le in der Plasmamembran der Schließzellen und durch den Kompensationsstrom der eingestochenen Mikroelektrode hervorgerufen. Mit Hilfe des calciumsensitiven Farbstoffs Fura-2 konnte gezeigt werden, dass die Erh{\"o}hung der freien cytosolischen Calciumkonzentration w{\"a}hrend der Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse durch zwei Mechanismen verursacht wird. Der erste Mechanismus ist die Aktivierung hyperpolarisationsaktivierter, calciumpermeabler Kan{\"a}le (HACCs) in der Plasmamembran, die schon 1998 von Grabov \& Blatt beschrieben wurde. Zus{\"a}tzlich zu diesem Mechanismus der Calciumfreisetzung, konnte ein zweiter bislang unbekannter Mechanismus aufgedeckt werden, bei dem Calcium aus intrazellul{\"a}ren Speichern in das Cytosol freigesetzt wird. Dieser Mechanismus h{\"a}ngt mit der oben beschriebenen Vergr{\"o}ßerung des cytosolischen Volumens zusammen und ist wahrscheinlich durch die {\"A}nderungen der mechanischen Spannung der Membran bzw. der Osmolarit{\"a}t innerhalb der Zelle bedingt. Diese k{\"o}nnten zu einer Aktivierung mechanosensitiver, calciumpermeabler Kan{\"a}le f{\"u}hren. Der zweite Teil der Arbeit besch{\"a}ftigt sich mit den molekularen Grundlagen der Regulierung von Stomata in Nicht-Angiospermen. In Schließzellen von Polypodium vulgare konnten durch die Anwendung der TEVC-Technik {\"a}hnliche spannungsabh{\"a}ngige Str{\"o}me {\"u}ber die Plasmamembran gemessen werden wie in Angiospermen. Ebenso wurden durch die Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse an Schließzellen von Polypodium und Asplenium Erh{\"o}hungen der cytosolischen Calciumkonzentration ausgel{\"o}st, die auf die Existenz spannungsabh{\"a}ngiger, calciumpermeabler Kan{\"a}le in der Plasmamembran hinweisen. Die Diffusion von Fluoreszenzfarbstoffen in die Nachbarschließzellen nach der iontophoretischen Beladung in Polypodium, Asplenium, Ceratopteris und Selaginella zeigte, dass in diesen Arten eine symplastische Verbindung zwischen benachbarten Schließzellen besteht, die an Schließzellen von Angiospermen bisher nicht beobachtet werden konnte. Anhand elektronenmikroskopischer Aufnahmen von Polypodium glycyrrhiza Schließzellen konnte gezeigt werden, dass diese Verbindung wahrscheinlich durch Plasmodesmata zwischen benachbarten Schließzellen gebildet wird. Durch die Analyse der Calciumdynamik in benachbarten Schließzellen nach hyperpolarisierenden Spannungspulsen stellte sich heraus, dass die Calciumhom{\"o}ostase trotz symplastischer Verbindung in beiden Schließzellen unabh{\"a}ngig voneinander reguliert zu werden scheint. Im Rahmen der Untersuchungen an Farnschließzellen wurde desweiteren eine Methode zur Applikation von ABA etabliert, die es erlaubt mithilfe von Mikroelektroden das Phytohormon iontophoretisch in den Apoplasten zu laden. Im Gegensatz zu den Schließzellen von Nicotiana tabacum, die auf eine so durchgef{\"u}hrte ABA-Applikation mit dem Stomaschluss reagierten, wurde in Polypodium vulgare auf diese Weise kein Stomaschluss ausgel{\"o}st. Da die ABA-Antwort der Farnstomata aber auch von anderen Faktoren wie Wachstumsbedingungen abh{\"a}ngig ist (H{\~o}rak et al., 2017), kann eine ABA-Responsivit{\"a}t in dieser Farnart trotzdem nicht vollkommen ausgeschlossen werden. Die Freisetzung von Calcium aus intrazellul{\"a}ren Speichern, wie sie in dieser Arbeit gezeigt wurde, k{\"o}nnte eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Stomaweite spielen. Zur Aufkl{\"a}rung dieser Fragestellung w{\"a}re die Identifizierung der Kan{\"a}le, die an der osmotisch/mechanisch induzierten Calciumfreisetzung aus internen Speichern beteiligt sind, von großem Interesse. Weiterf{\"u}hrende Studien an Schließzellen von Farnen k{\"o}nnten die physiologische Bedeutung der aus Angiospermen bekannten Ionenkan{\"a}le f{\"u}r die Stomabewegungen in evolution{\"a}r {\"a}lteren Landpflanzen aufkl{\"a}ren und so maßgeblich zum Verst{\"a}ndnis der Evolution der Regulierunsgmechanismen von Stomata beitragen. Außerdem stellt sich die Frage, welche Rolle die hier gezeigte symplastische Verbindung der Nachbarschließzellen durch Plasmodesmata f{\"u}r die Funktion der Stomata spielt.},
  subject      = {Schließzelle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{vonRueden2022,
  author    = {von R{\"u}den, Martin Frederik},
  title     = {The Venus flytrap - Role of oxylipins in trap performance of Dionaea muscipula},
  doi       = {10.25972/OPUS-27385},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-273854},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {A part of the plant kingdom consists of a variety of carnivorous plants. Some trap their prey using sticky leaves, others have pitfall traps where prey cannot escape once it has fallen inside. A rare trap type is the snap-trap: it appears only twice in the plant kingdom, in the genera Aldrovanda and Dionaea. Even Charles Darwin himself described Dionaea muscipula, the Venus flytrap, with the following words "This plant, commonly called Venus' fly-trap, from the rapidity and force of its movements, is one of the most wonderful in the world". For a long time now, the mechanisms of Dionaea's prey recognition, capture and utilization are of interest for scientists and have been studied intensively. Dionaea presents itself with traps wide-open, ready to catch insects upon contact. For this, the insect has to touch the trigger hairs of the opened trap twice within about 20-30 seconds. Once the prey is trapped, the trap lobes close tight, forming a hermetically sealed "green stomach". Until lately, there was only limited knowledge about the molecular and hormonal mechanisms which lead to prey capture and excretion of digestive fluids. It is known that the digestion process is very water-consuming; therefore, the interplay of digestion-inducing and digestion inhibiting substances was to be analyzed in this work, to elucidate the fine-tuning of the digestive pathway. Special attention was given to the impact of phytohormones on mRNA transcript levels of digestion-related proteins after various stimuli as well as their effect on Dionaea's physiological responses. Jasmonic acid (JA) and its isoleucine-conjugated form, JA-Ile, are an important signal in the jasmonate pathway. In the majority of non-carnivorous plants, jasmonates are critical for the defense against herbivory and pathogens. In Dionaea, this defense mechanism has been restructured towards offensive prey catching. One question in this work was how the frequency of trigger hair bendings is related to the formation of jasmonates and the induction of the digestion process. Upon contact of a prey with the trigger hairs in the inside of the trap, the trap closes and jasmonates are produced biosynthetically. JA-Ile interacts with the COI1- receptor, thereby activating the digestion pathway which leads to the secretion of digestive fluid and production of transporters needed to take up prey-derived nutrients. In this work it could be shown that the number of trigger hair bendings is positively correlated with the level and duration of transcriptional induction of several digestive enzymes/hydrolases. Abscisic acid (ABA) acts, along with many other functions, as the plant "drought stress hormone". It is synthesized either by roots as the primary sensor for water shortage or by guard cells in the leaves. ABA affects a network of several thousand genes whose regulation prepares the plant for drought and initiates protective measurements. It was known from previous work that the application of ABA for 48 hours increased the required amount of trigger hair bendings to achieve trap closure. As the digestion process is very water-intensive, the question arose how exactly the interplay between the jasmonate- and the ABA-pathway is organized, and if ABA could stop the running digestion process once it had been activated. In the present work it could be shown that the application of ABA on intact traps prior to mechanically stimulating the trigger hairs (mechanostimulation) already significantly reduced the transcription of digestive enzymes for an incubation time as short as 4 h, showing that already short-term exposure to ABA counteracts the effects of jasmonates when it comes to initiating the digestion process, but does not inhibit trap closure. Incubation for 24 and 48 hours with 100 μM active ABA had no effect on trap reopening, only very high levels of 200 μM of active ABA inhibited trap reopening but also led to tissue necrosis. As the application of ABA could reduce the transcription of digestive hydrolases, it is likely that Dionaea can stop the digestion process, if corresponding external stimuli are received. Another factor, which only emerged later, was the effect of the wounding-induced systemic jasmonate burst. As efficient as ABA was in inhibiting marker hydrolase expression after mechanostimulation in intact plants, the application of ABA on truncated traps was not able to inhibit mechanostimulation-induced marker hydrolase expression. One reason might be that the ABA-signal is perceived in the roots, and therefore truncated traps were not able to react to it. Another reason might be that the wounding desensitized the tissue for the ABAsignal. Further research is required at this point. Inhibitors of the jasmonate pathway were also used to assess their effect on the regulation of Dionaea´s hunting cycle. Coronatine-O-methyloxime proved to be a potent inhibitor of mechanostimulation-induced expression of digestive enzymes, thus confirming the key regulatory role of jasmonates for Dionaea´s prey consumption mechanism. In a parallel project, the generation of in vitro cultures from sterilized seeds and single plant parts proved successful, which may be important for stock-keeping of future transgenic lines. Protoplasts were generated from leaf blade tissue and transiently transformed, expressing the reporter protein YFP after 24 h of incubation. In the future this might be the starting point for the generation of transgenic lines or the functional testing of DNA constructs.},
  subject      = {Venusfliegenfalle},
  language  = {en}
}
@phdthesis{vonMeyer2021,
  author    = {von Meyer, Katharina},
  title     = {Molecular characterization of defensin-like proteins in the fertilization process of \(Nicotiana\) \(tabacum\)},
  doi       = {10.25972/OPUS-19214},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-192141},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2021},
  abstract  = {Flowering plants or angiosperms have developed a fertilization mechanism that involves a female egg and central cell, as well as two male sperm cells. A male gametophyte carries the two non-mobile sperm cells, as they need to be delivered to the female gametophyte, the embryo sac. This transport is initiated by a pollen grain that is transmitted onto the stigma of the angiosperm flower. Here it hydrates, germinates, and forms a pollen tube, which navigates through the female plant tissue towards the ovary. The pollen tube grows into an ovule through the funiculus and into one of the two synergid cells. There, growth arrests and the pollen tube bursts, releasing the two sperm cells. One of the sperm cells fuses with the egg cell, giving rise to the embryo, the other one fuses with the central cell, developing into the endosperm, which nourishes the embryo during its development. After a successful fertilization, each ovule develops into a seed and a fruit is formed. This usually consists of several fertilized ovules. The directional growth of the pollen tube through the maternal tissues towards the ovule, as well as sperm cell release, requires a complex communication between the male and the female gametophyte to achieve reproductive success. Over the last years many studies have been performed, contributing to the understanding of cell-cell communication events between the two gametophytes, nevertheless still many aspects remain to be elucidated. This work focused on two topics: i.) Analysis of biological processes affected by pollination and fertilization in the Nicotiana tabacum flower and identification of cysteine rich proteins (CRPs) expressed via isolating and sequencing RNA from the tissue and analyzing the resulting data. ii.) Identification of the defensin-like protein (DEFL) responsible for pollen tube attraction towards the ovule in tobacco. First, tissue samples of pollen tubes and mature ovules were taken at different stages of the fertilization process (unpollinated ovules, after pollination, and after fertilization of the flower). RNA was then isolated and a transcriptome was created. The resulting reads were assembled and transcriptome data analysis was performed. Results showed that pollen tubes and mature ovules differ severely from each other, only sharing about 23 \% of the transcripts, indicating that different biological processes are dominant in the two gametophytes. A MapMan analysis revealed that in the pollen tube the most relevant biological processes are related to the cell wall, signaling, and transport, which supports the fact that the pollen tube grows fast to reach the ovule. On the other hand, in the ovule the values of highest significance were obtained for processes related to protein synthesis and regulation. Upon comparing the transcripts in the ovule before and after pollination, as well as after fertilization, it showed that pollination of the flower causes a bigger alteration in the ovule on the transcriptomic level compared to the step from pollination to fertilization. A total of 953 CRPs were identified in Nicotiana tabacum, including 116 DEFLs. Among those, the peptide responsible for pollen tube attraction towards the ovule should be found. Based on in-silico analysis four candidate peptides were chosen for further analysis, two of which had increased expression levels upon pollination and fertilization and the other two displayed an opposite expression. Quantitative real time PCR experiments were performed for the candidates, confirming the in-silico data in vivo. The candidate transcripts were then expressed in a cell free system and applied to pollen tubes in order to test their effect on the growing cells. Positive controls were used, where pollen tubes grew towards freshly dissected ovules. The four candidates did not provoke a pollen tube attraction towards the peptide, leaving open the chance to work on the 112 remaining DEFLs in the future.},
  subject      = {Samenpflanzen},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Visan2003,
  author    = {Visan, Ioana Andreea},
  title     = {The CD23 receptor-regulation of expression and signal transduction},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-5556},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Bisher sind zwei Isoformen des humanen CD23 (CD23a und CD23b) beschrieben. Beide unterscheiden sich lediglich in 6-7 Resten im N-terminalen, zytoplasmatischen Anteil. CD23a wird ausschließlich auf B-Zellen exprimiert, w{\"a}hrend CD23b sowohl auf B-Zellen als auch auf Monozyten, eosinophilen Granulozyten, Makrophagen und zahlreichen anderen Zelltypen durch Stimulation mit IL-4 induziert werden kann. Die beiden Isoformen vermitteln wahrscheinlich unterschiedliche Funktionen. CD23a gilt als Isoform, welche vornehmlich mit der Endozytose von IgE-Immunkomplexen und der Vermittlung von Antigen-Pr{\"a}sentation auf B-Zellen assoziiert ist. CD23b besitzt ein Phagozytose-Motiv und scheint bei der Phagozytose IgE besetzter Partikel, der Freisetzung von Zytokinen und der Bildung von Peroxiden eine Rolle zu spielen. Fr{\"u}here Untersuchungen legen die Vermutung nahe, dass die beiden Isoformen zwei getrennte Signal{\"u}bertragungswege miteinander verbinden. Die Gegen{\"u}berstellung von Ereignissen, welche in Zellen, die nur eine einer oder beide Isoformen von CD23 besitzen, stattfinden, legt die Vermutung nahe, dass CD23b cAMP und iNOS hochreguliert, wohingegen CD23a einen Anstieg des intrazellul{\"a}ren Kalziums vermittelt. Im ersten Teil unserer Untersuchungen haben wir die Regulation der B-Zell-spezifischen Expression von CD23a analysiert. Pax-5 ist ein auf B-Zellen beschr{\"a}nkter Transkriptionsfaktor, welcher f{\"u}r die fr{\"u}he und sp{\"a}te B-Zellentwicklung von entscheidender Bedeutung ist. M{\"o}gliche Pax-5 Bindungsstellen wurden in den proximalen Abschnitten des CD23a Promotors vermutet. Die Analyse des CD23a Promotors ergab drei mutmaßliche Pax-5 Bindungsstellen mit mehr als 50\% Homologie zur Konsensus-Sequenz. Eine dieser Bindungsstellen, namens CD23-1, kann mit einer hochaffinen Pax-5 Bindungsstelle konkurrieren oder direkt das Pax-5 Protein in Elektromobilit{\"a}ts Experimenten (EMSA) binden. Das Einf{\"u}gen von Mutationen an dieser Stelle verhindert die Bindung. Ein weiterer Versuch, bei dem die gesamte L{\"a}nge des CD23a Promotors durch {\"u}berlappende Peptide in einem kompetitiven Verfahren gegen{\"u}ber hoch affinen Bindungsstellen getestet wurde, zeigt ebenso CD23-1 als die einzige Stelle, welche direkt Pax-5 binden kann. In weiteren Experimenten f{\"u}hrte die Expression von Pax-5 in 293 Zellen zu einer 7fachen Aktivierung eines CD23a Kernpromotor Konstrukts. Die Kotransfektion zusammen mit STAT6 zeigte, dass Pax-5 mit diesem Transkriptionsfaktor kooperiert, indem es die Transkriptionsrate eines vergr{\"o}ßerten CD23a Promotorkonstrukts erh{\"o}ht. Von besonderer Bedeutung ist die Tatsache, dass die ektope Expression von Pax-5 in der monozyt{\"a}ren Zelllinie U-937, die normalerweise nur die CD23b Isoform exprimiert, dann zu einer Expression von CD23a nach Stimulation mit IL-4 und PMA f{\"u}hrte. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass Pax-5 in der auf B-Zellen beschr{\"a}nkten Expression der CD23 Isoform eine Schl{\"u}sselrolle zukommt. Im zweiten Teil des Projekts haben wir ein "Zwei-Hefen-Hybrid-System" (Cyto-Trap von Stratagene) verwendet, um nach zytoplasmatischen Interaktionspartnern f{\"u}r den CD23 Rezeptor zu suchen. Das System wurde modifiziert um eine hohe Effizienz an Transformation zu erzielen. Unterschiedliche „K{\"o}der"-Vektorkonstrukte wurden hergestellt. Das Screening wurde mittels einer humanen Milzbibliothek mit dem Zielvektor des Systems durchgef{\"u}hrt. Die anfangs benutzten Konstrukte -pSosCD23a und pSosCD23b - exprimierten sehr kurze (22 Aminos{\"a}uren) zytoplasmatischen Reste der Isoformen am C-terminalen Ende des Fusionsproteins (humanes SOS). Verbesserte Konstrukte (pSos CD23a+Linker und pSosCD23b+Linker) exprimierten den zytoplasmatischen Anteil von CD23a/b am N-terminalen Ende des humanen SOS und hatten folglich den N-terminalen Anteil als Andockstelle frei, entsprechend den Bedingungen in vivo. Eine flexible Verbindungsregion trennte die Fusionsproteine, um auf diese Weise die kurze Aminos{\"a}urekette deutlich „sichtbar" werden zu lassen. Ann{\"a}hernd drei Millionen Klone wurden mittels der verschiedenen Konstrukte untersucht. Dabei konnte keine tats{\"a}chlich positive Interaktion gefunden werden. Stattdessen fand sich eine vergleichsweise hohe Zahl falsch-positiver Klone. Diese wiederum wurden in einem zweiten "Zwei-Hefen-Hybrid-System" getestet. In Zukunft wird ein neues Konstrukt als K{\"o}der verwendet werden. Hierbei wurde ein Tyrosin-Rest im zytoplasmatischen Anteil von CD23a durch Glutamat ersetzt. Das System wurde bereits dazu verwendet, die Interaktion zwischen CD23 und p59fyn - einem Mitglied der Src-Familie von Proteinkinasen, welches mit CD23a assoziiert sein soll - zu testen. Jedoch konnte im CytoTrap "Zwei-Hefen-Hybrid-System" keine Wechselwirkung nachgewiesen werden. Zusammenfassend zeigt das zentrale Ergebnis der Arbeit, dass Pax-5 der Schl{\"u}sselregulator ist, der die B-Zell-spezifische Expression von CD23a erm{\"o}glicht. Zus{\"a}tzlich wurde ein "Zwei-Hefen-Hybrid-System" etabliert, mit dem zytoplasmatische Interaktionspartner f{\"u}r die CD23 Isoformen gefunden werden k{\"o}nnen.},
  subject      = {Antigen CD23},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Tsai2003,
  author    = {Tsai, Chyn-Bey},
  title     = {Molecular cloning and characterization of nitrate reductase from Ricinus communis L. heterologously expressed in Pichia pastoris},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-5544},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Zusammenfassung Hintergrund: In einer vorhergehenden Studie wurde gezeigt, dass die Nitratreduktase (NR, EC 1.6.6.1) aus Bl{\"a}ttern von Ricinus communis L. im Vergleich zu NRs der meisten anderen h{\"o}heren Pflanzen durch verschiedene Faktoren unterschiedlich reguliert wird. Die Aktivit{\"a}t ist ungew{\"o}hnlich Mg2+-sensitiv, zeigt ein ver{\"a}ndertes pH-Profil und ist nur gering ATP-abh{\"a}ngig inaktivierbar. Das Ziel dieser Arbeit war, die abweichenden Eigenschaften von Ricinus NR, aus molekularer und physiologischer Sicht detaillierter aufzukl{\"a}ren. Zu diesem Zweck wurde das NR Gen von R. communis geklont, heterolog exprimiert und charakterisiert. Ergebnisse: Die abgeleitete Proteinsequenz zeigte, dass Ricinus NR hohe {\"A}hnlichkeit mit anderem NRs teilte, abgesehen von der N-terminalen Region. In der N-terminalen Region besitzt die Ricinus NR eine s{\"a}urehaltige Sequenz, die nur in den h{\"o}heren Pflanzen konserviert ist. In der Moco-bindenden Region waren einige in 17 Pflanzen NRs konservierte Aminos{\"a}urepositionen ver{\"a}ndert. Zu diesen Positionen geh{\"o}rten His103, Gln123, Val266 und Ala284, die Asparagin, Arginin, Aspartat und Prolin in den anderen Pflanzen ersetzten. Auch an der Dimerisierungs- und Hinge 1-Region, zeigte die Ricinus NR eine ver{\"a}nderte Aminos{\"a}uresequenz. Anstatt Isoleucin und Glycin, besaß die Ricinus NR an den Stellen 460 und 498 Asparagin und Alanin. Durch ein Arg an der Stelle 482 kommt es zu einer zus{\"a}tzliche Trypsinschnittstelle innerhalb des 481KRHK484-Motivs (die meisten NR besitzen hier KPHK). Zus{\"a}tzlich enth{\"a}lt die Ricinus NR eine Serinphosphorylierungsstelle (Ser-526) innerhalb des m{\"o}glichen 14-3-3 Bindemotivs 523KSVS*TP528, was eine allgemeine Eigenschaft von Nitratreduktasen ist. Im C-Terminus von Ricinus NR best{\"a}tigte die Sequenz 886CGPPP890, dass die Ricinus NR ein NADH-spezifisches Enzym ist. Die Ricinus NR und Arabidopsis NR2 (AtNR2) wurden in Pichia pastoris funktionell exprimiert und die Eigenschaften miteinander verglichen. Die rekombinante Ricinus NR (RcNR) selbst wurde nicht durch die Inkubation mit MgATP inhibiert, ebenso AtNR2. Da der Hefeextrakt vermutlich die Faktoren zur Regulierung der NR nicht enth{\"a}lt, wurden entsalzte Blattextrakte von Arabidopsis (ADL), Spinat (SDL) und Ricinus (RDL) zugesetzt, die Kinasen und 14-3-3 Proteine enthielten. Damit keine endogenen NRs sich im Extrakt befinden wurden die Bl{\"a}tter vor Extraktion 4 Tage im Dunkeln gehalten. In Bezug auf die Inhibierung der NR durch ATP wurde festgestellt, dass die RcNR gegen{\"u}ber einer solchen Inhibierung unempfindlich ist, AtNR2 dagegen in jedem Fall durch ATP inaktiviert wird. Bei Kombination von RcNR mit NR-freien Extrakten aus Pflanzen zeigte sich die erh{\"o}hte Mg2+-Sensitivit{\"a}t nur, wenn man RcNR mit RDL inkubierte, nicht aber wenn man RcNR mit SDL oder ADL inkubierte. Es liegt auf der Hand, dass ein oder einige Faktoren in RDL vorkommen, die mit RcNR interagieren und seine hohe Mg2+-Sensitivit{\"a}t hervorrufen. Außerdem, ergab eine Inkubation von AtNR2 mit unterschiedlichen NR-freien Blattextrakten eine bedeutende Aktivierung der Enzymaktivit{\"a}ten, sowohl in Anwesenheit von Mg2+ als auch EDTA. Dies wurde jedoch nicht f{\"u}r die RcNR festgestellt. Nach Verwendung von Ammoniumsulfat zur Fraktionierung des RDL, fand man zus{\"a}tzlich heraus, dass ungef{\"a}hr 0,2 mg des Proteins der Fraktion die mit 0-35\% Ammoniumsulfat gef{\"a}llt wurde ausreichten die maximale Hemmung des RcNR hervorzurufen. Schlussfolgerungen: Die Unempfindlichkeit gegen{\"u}ber ATP erscheint eine angeborene Eigenschaft von Ricinus NR, w{\"a}hrend die hohe Mg2+-Sensitivit{\"a}t von einem oder einigen Faktoren in den Bl{\"a}ttern von Ricinus abh{\"a}ngt. Diese(r) bis jetzt unbekannte Faktor(en) war Hitze-sensitiv und konnte durch Ammoniumsulfat ausgef{\"a}llt werden. Er scheint spezifisch auf die rekombinante Ricinus-NR einzuwirken, und liefert eine Mg2+-Sensitivit{\"a}t vergleichbar dem authentischen Blattenzym. Außerdem gibt es vermutlich auch positiv regulierende Faktor(en) f{\"u}r die Nitratreduktase aus Bl{\"a}ttern h{\"o}herer Pflanzen.},
  subject      = {Rizinus},
  language  = {en}
}