@phdthesis{Boehm2015,
  author    = {B{\"o}hm, Jennifer},
  title     = {Die N{\"a}hrstoffresorption in den Fallen von Dionaea muscipula weist Parallelen zur N{\"a}hrsalzaufnahme in Wurzeln auf},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-123958},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2015},
  abstract  = {Die Venusfliegenfalle, Dionaea muscipula, weckte aufgrund ihrer karnivoren Lebensweise schon sehr fr{\"u}h das Interesse vieler Wissenschaftler. F{\"u}r karnivore Pflanzen, die auf N{\"a}hrstoff-armen B{\"o}den wachsen, spielen Insekten als Beute und somit als N{\"a}hrstofflieferant eine entscheidende Rolle. So k{\"o}nnen die Pflanzen durch die Verdauung der Beute mit wichtigen Makro- und Mikron{\"a}hrstoffen, wie Stickstoff, Phosphat, Kalium oder Natrium versorgt werden. Aus diesem Grund sollte im Rahmen meiner Arbeit ein besonderes Augenmerk auf die molekularen Mechanismen der Kationenaufnahme w{\"a}hrend der N{\"a}hrstoffresorption gerichtet werden. Insbesondere die aus dem Insekt stammenden N{\"a}hrstoffe Kalium und Natrium waren dabei von großem Interesse. Im Allgemeinen sind Kaliumionen f{\"u}r Pflanzen eine essentielle anorganische Substanz und von großer physiologischer Bedeutung f{\"u}r die Entwicklung, den Metabolismus, die Osmoregulation, das Membranpotential und viele zellul{\"a}re Prozesse. Analysen der Kaliumaufnahme an Wurzeln von Modellpflanzen wie Arabidopsis thaliana und Reis zeigten, dass die Aufnahme von K+ ein Zusammenspiel von hoch-affinen K+-Transportern der HAK5-Familie und nieder-affinen Kaliumkan{\"a}len (AKT1/AtKC1) erfordert, die in ein komplexes (De-)Phosphorylierungsnetzwerk eingebunden sind. In der vorliegenden Arbeit war es mir m{\"o}glich das Netzwerk zur Kaliumaufnahme in den Dr{\"u}sen der Venusfliegenfalle zu entschl{\"u}sseln. Es konnten Orthologe zum Kaliumtransporter HAK5 aus Arabidopsis (DmHAK5) und zum Kaliumkanal AKT1 (DmKT1) identifiziert und im heterologen Expressionssystem der Xenopus laevis Oozyten elektrophysiologisch charakterisiert werden. Dabei zeigte sich, das DmKT1 durch einen Ca2+-Sensor/Kinase-Komplex aus der CBL/CIPK-Familie phosphoryliert und somit aktiviert wird. Phylogenetische Analysen von DmKT1 best{\"a}tigten die Eingruppierung dieses Kaliumkanals in die Gruppe der pflanzlichen Shaker-Kaliumkan{\"a}le des AKT1-Typs. Die Transporteigenschaften zeigten zudem, dass DmKT1 bei hyperpolarisierenden Membranpotentialen aktiviert wird und einen K+-selektiven Einw{\"a}rtsstrom vermittelt. In Oozyten konnte eine Kaliumaufnahme bis zu einer externen Konzentration von ≥1 mM beobachtet werden. DmKT1 repr{\"a}sentiert also einen Kaliumkanal mit einer hohen Transportkapazit{\"a}t, der die nieder-affine Kaliumaufnahme in die Dr{\"u}senzellen der Venusfliegenfalle vermitteln kann. Unterhalb einer externen Kaliumkonzentration von 1 mM w{\"u}rde der anliegende elektrochemische Kaliumgradient einen Kaliumausstrom und somit einen Verlust von Kalium favorisieren. Hoch-affine K+/H+-Symporter k{\"o}nnen durch die Ausnutzung des Protonengradienten eine Kaliumaufnahme im mikromolaren Bereich gew{\"a}hrleisten. In Wurzelhaaren von Arabidopsis vermittelt der Transporter AtHAK5 die Kaliumaufnahme unter Kaliummangelbedingungen. DmHAK5, ein Ortholog zu AtHAK5, ist in Dionaea Dr{\"u}sen exprimiert und konnte zum ersten Mal im heterologen Expressionssystem der Xenopus Oozyten im Detail charakterisiert werden. Interessanterweise zeigte sich, dass DmHAK5 wie der K+-Kanal DmKT1 durch denselben CBL/CIPK-Komplex posttranslational reguliert und aktiviert wird. Die Transporteigenschaften von DmHAK5 wiesen auf einen Transporter mit einer breiten Substratspezifit{\"a}t hin, sodass sich DmHAK5 neben Kalium auch f{\"u}r Ammonium permeabel zeigte. Affinit{\"a}tsuntersuchungen von DmHAK5 zu seinem Substrat Kalium klassifizierten das Protein als einen hoch-affinen Kaliumtransporter, der im Symport mit Protonen die Kaliumaufnahme im mikromolaren Konzentrationsbereich vermitteln kann. Das Kaliumtransportmodul besteht also aus dem K+-selektiven Kanal DmKT1 und dem K+/H+-Symporter DmHAK5, die die hoch- und nieder-affine Kaliumaufnahme in den Dr{\"u}senzellen w{\"a}hrend der Beuteverdauung in Dionaea muscipula Fallen erm{\"o}glichen. Beide Transportmodule werden Kalzium-abh{\"a}ngig durch die Kinase CIPK23 und den Ca2+-Sensor CBL9 auf posttranslationaler Ebene reguliert. Zusammenfassend gelang es in dieser Arbeit Einblicke in die Kationenaufnahme w{\"a}hrend der N{\"a}hrstoffresorptionsphase der Venusfliegenfalle, Dionaea muscipula, zu gewinnen. Dabei wurde klar, dass Dionaea muscipula im Laufe ihrer Evolution zu einer karnivoren Pflanze, nicht neue Transportmodule zur N{\"a}hrstoffresorption aus der Beute entwickelte, sondern bekannte aus Wurzeln stammende Transportmodule umfunktionierte. Auf molekularer Ebene konnten die biophysikalischen Charakteristika der K+- und Na+-Transportproteine, sowie ihre Regulation entschl{\"u}sselt werden. Diese Erkenntnisse wurden schließlich in den Kontext des Beutefangs der Venusfliegenfalle gebracht und diskutiert.},
  subject      = {Venusfliegenfalle},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Langer2003,
  author    = {Langer, Katharina},
  title     = {K+-Hom{\"o}ostase und kaliumabh{\"a}ngige Xylogenese in Populus tremula L. x Populus tremuloides Michx},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-7068},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Mit molekularbiologischen und biophysikalischen Analysen sowie immunologischen Nachweisen wurden Grundlagen des kaliumabh{\"a}ngigen Holzwachstums erforscht. Aus Holz-Kambium-Bast-Gewebe wurden mit PTK2 (Populus tremula K+ channel 2), KPT1 (K+ channel Populus tremula 1) und PtKUP1 (Populus tremula K+ uptake transporter 1) drei Volll{\"a}ngen putativer Kaliumtransporter isoliert. PTK2 ließ sich anhand der abgeleiteten Aminos{\"a}uresequenz der AKT2/3-Unterfamilie und KPT1 dem KAT1-Subtyp der Shaker-Familie zuordnen, w{\"a}hrend sich PtKUP1 in die Familie der KT/KUP/HAK-Transporter einreihte. Ein direkter Zusammenhang zwischen Kaliumtransport und holzbildenden Zellen konnte durch Verringerung der Gef{\"a}ßweiten und signifikante Schrumpfung der Streckungszone nach lokal begrenzter Applikation des Kaliumkanalblockers TEA+ sowie durch Kaliumlimitierende Bedingungen hergestellt werden. Die Transkripte von PTK2 und PTORK (Populus tremula outward rectifying K+ channel) wurden in den Leitgeweben des Stammes, dort besonders im Phloem und in Schließzellen lokalisiert. KPT1 wurde fast ausschließlich in den Schließzellen nachgewiesen. Die mRNA von PtKUP1 war ubiquit{\"a}r in geringen Mengen vorhanden. Funktionell wurde PTK2 als schwach spannungsabh{\"a}ngiger, K+-selektiver, nicht-gleichrichtender Kaliumkanal charakterisiert. Wie AKT2/3-{\"a}hnliche Kaliumkan{\"a}le, wurde PTK2 durch Protonen und spannungsabh{\"a}ngig durch Calcium geblockt. KPT1 und PtKUP1 komplementierten einen Bakterienstamm in seiner Kalium-Aufnahmedefizienz und repr{\"a}sentieren demnach Kalium-Aufnahmesysteme. In Protoplasten einer Pappel-Suspensionskultur konnte ein ausw{\"a}rtsgleichrichtender, kalium- und spannungsabh{\"a}ngiger, K+-Kanal nachgewiesen werden. Dieser Ausw{\"a}rtsgleichrichter zeigte langsame, sigmoidale Aktivierungskinetiken, {\"a}hnlich den Kaliumstr{\"o}men PTORK-exprimierender Oocyten. Des Weiteren wurde in der Suspensionskultur ein einw{\"a}rtsgleichrichtender, spannungsabh{\"a}ngiger K+-selektiver Kanal detektiert, der, wie PTK2 in Xenopus-Oocyten, spannungsabh{\"a}ngig durch Calcium geblockt wurde. Nach Zugabe extrazellul{\"a}ren C{\"a}siums kam der Einw{\"a}rtsstrom vollst{\"a}ndig zum Erliegen. F{\"u}r alle drei Kaliumkan{\"a}le der Pappel sowie den Kalium-Carrier wurden die Promotorregionen isoliert. Sie enthielten Motive f{\"u}r licht- und temperaturabh{\"a}ngige Transkription, gewebespezifische Expression im Leitgewebe, in Schließzellen und in Wurzeln, sowie hormonabh{\"a}ngige Transkription. Die Genaktivit{\"a}ten von PTORK und PTK2 wurden nach Transformation von A. thaliana mit geeigneten Promotor-GUS-Konstrukten im Phloem und Xylemparenchym von Blattstielen nachgewiesen. Erstmals f{\"u}r Pflanzen wurden mit PTORK und PTK2 Kaliumkanal-Proteine immunologisch durch Antik{\"o}rper in Phloem- und Strahlzellen w{\"a}hrend des aktiven Holzwachstums lokalisiert. W{\"a}hrend PTK2 gleichm{\"a}ßig in den Strahlzellen verteilt war, wurde im gleichen Zelltyp f{\"u}r PTORK eine polare Anordnung zu den angrenzenden Gef{\"a}ßen hin beobachtet. Um die verschiedenen Kaliumtransporter mit der kambialen Aktivit{\"a}t und dem Holzwachstum zu verkn{\"u}pfen, wurden die Expressionsprofile mit jahreszeitlichen {\"A}nderungen der Kaliumgehalte im Stamm verglichen. Die Transkriptanalyse von PTORK, PTK2, KPT1 und PtKUP1 {\"u}ber den Zeitraum eines Jahres in Stamm- und Blattknospen zeigte eine transkriptionelle Korrelation von PTORK und PTK2 mit der saisonal begrenzten Holzbildung. Ihre hohen Transkriptmengen im Herbst lassen, zusammen mit ihrer Lokalisation im Leitgewebe und ihren funktionellen Eigenschaften, auf eine Beteiligung der beiden Kaliumkan{\"a}le an Speicherungsvorg{\"a}ngen in die lebenden Mark- und Baststrahlen im Herbst schließen. Im Fr{\"u}hjahr dagegen, wenn sich die Kaliumstr{\"o}me umkehren, um „sink"-Gewebe mit Kalium zu versorgen, wird das Kalium vermutlich haupts{\"a}chlich {\"u}ber PTK2, der dann maximal exprimiert wird, aus den Strahlen und Gef{\"a}ßen zu den Meristemen in Stamm und Knospen transportiert. Die haupts{\"a}chlich in Schließzellen lokalisiert KPT1 wurde zur Knospen{\"o}ffnung transient induziert. Damit k{\"o}nnte gesichert werden, dass ausreichend osmotisch aktives Kalium f{\"u}r Zellexpansion und Stoma{\"o}ffnung in die Schließzellen gelangt. PtKUP1 war in allen Geweben w{\"a}hrend des gesamten Jahres niedrig exprimiert und sichert daher vermutlich eine Kaliumversorgung auch unter limitierenden Bedingungen. Zur Vermehrung und Schaffung neuen Pflanzenmaterials wurde eine sterile Agarkultur aus P. tremula x P. tremuloides sowie eine Pappel-Suspensionskultur aus oberirdischem, sich teilendem Sprossgewebe etabliert. Die Expressionsanalyse der Zellkultur deutete auf eine Ausstattung an Kaliumkan{\"a}len wie in Wurzelhaaren hin, mit hohen Transkriptzahlen f{\"u}r PTORK, geringer Expression von PTK2 und geringsten PtKUP1-Transkripten.},
  subject      = {Pappel},
  language  = {de}
}
@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{Biela2000,
  author    = {Biela, Alexander},
  title     = {Molekulare und funktionelle Charakterisierung von pflanzlichen Aquaporinen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-3207},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2000},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden pflanzliche Aquaporine aus Nicotiana tabacum und Samanea saman mit molekularbiologischen Methoden analysiert und durch heterologe Expression in Oozyten von Xenopus laevis funktionell charakterisiert. Das aus Tabak isolierte Aquaporin NtAQP1 wird am h{\"o}chsten in Wurzeln exprimiert, ist trotz vorhandener Cysteine nicht quecksilbersensitiv und permeabel f{\"u}r Glycerin und Harnstoff. Sowohl eine Ionenleitf{\"a}higkeit, als auch eine Regulation auf Proteinebene konnten im Oozytensystem nicht nachgewiesen werden. Die Leguminose Samanea saman bewegt im Tag-/Nachtrhythmus ihre Fiederbl{\"a}tter und -stengel. Dieses wird durch Variieren des Turgors im Flexorgewebe von Pulvini realisiert. W{\"a}hrend SsAQP1 in seinen Charakteristika mit NtAQP1 {\"u}bereinstimmt, ist SsAQP2 quecksilbersensitiv und hoch selektiv f{\"u}r Wasser. Der f{\"u}r SsAQP2 ermittelte Permeabilit{\"a}tskoeffizient war um den Faktor 10 h{\"o}her als der von SsAQP1. Northern Experimente zeigten, dass SsAQP2 ausschließlich im Flexorgewebe exprimiert wird. Die Expression ist zum Zeitpunkt der Streckungsbewegung des Pulvinus um 7 Uhr am st{\"a}rksten. Dagegen wurde SsAQP1 zu allen untersuchten Zeitpunkten nur schwach in Pulvini exprimiert.},
  subject      = {Tabak},
  language  = {de}
}