Refine
Year of publication
Document Type
- Doctoral Thesis (203) (remove)
Keywords
- Ackerschmalwand (39)
- Arabidopsis thaliana (20)
- Abscisinsäure (14)
- Pflanzen (12)
- Schließzelle (10)
- Kutikula (9)
- Mais (9)
- Pseudomonas syringae (9)
- Schmalwand <Arabidopsis> (9)
- Signaltransduktion (9)
- Arabidopsis (8)
- Calcium (8)
- Oxylipine (8)
- Wurzel (8)
- Genexpression (7)
- Jasmonate (7)
- Kaliumkanal (7)
- Tabak (7)
- ABA (6)
- Bakterien (6)
- Elektrophysiologie (6)
- Molekularbiologie (6)
- Tomate (6)
- Vakuole (6)
- Abwehrreaktion (5)
- Anionentranslokator (5)
- Gerste (5)
- Ionenkanal (5)
- Jasmonsäure (5)
- Knochen-Morphogenese-Proteine (5)
- Meeresschwämme (5)
- Phytoprostane (5)
- ROS (5)
- Spaltöffnung (5)
- Transkriptionsfaktor (5)
- Agrobacterium tumefaciens (4)
- Aquaporin (4)
- Drosophila melanogaster (4)
- Genregulation (4)
- Glatter Krallenfrosch (4)
- Invertase (4)
- Kutikularwachs (4)
- Nitratreduktase (4)
- Optogenetics (4)
- Optogenetik (4)
- Plasmamembran (4)
- SLAC1 (4)
- Saccharose (4)
- Salzstress (4)
- Stofftransport <Biologie> (4)
- Venusfliegenfalle (4)
- guard cell (4)
- jasmonates (4)
- membrane potential (4)
- wax (4)
- Adjuvans (3)
- Anionenkanal (3)
- Antikörper (3)
- BMP (3)
- Bacteria (3)
- Inhibitor (3)
- Membranpotential (3)
- Mensch (3)
- Mesophyll (3)
- Nicotiana tabacum (3)
- OST1 (3)
- Oxidativer Stress (3)
- Pappel (3)
- Pseudomonas (3)
- Regulation (3)
- Resistenz (3)
- Rezeptor (3)
- Schließzellen (3)
- Schwämme (3)
- Sekundärmetabolit (3)
- Stickstoffmonoxid (3)
- Stomata (3)
- Stress (3)
- Suberin (3)
- Symbiose (3)
- TRAF2 (3)
- TWEAK (3)
- Taufliege (3)
- Transforming Growth Factor (3)
- Trockenstress (3)
- Wachs (3)
- Zea mays (3)
- aquaporin (3)
- guard cells (3)
- jasmonic acid (3)
- phytoprostanes (3)
- stomata (3)
- tomato (3)
- Abscisic Acid (2)
- Abscisic acid (2)
- Ackerbohne (2)
- Actinomyceten (2)
- Actinomycetes (2)
- Adjuvant (2)
- Aldehyde (2)
- Apoplast (2)
- Aquaporine (2)
- AtSUC4 (2)
- Biomembran (2)
- Blumeria graminis (2)
- Botanik (2)
- ChR2 (2)
- Channelrhodopsin (2)
- Channelrhodopsin-2 (2)
- Chemische Ökologie (2)
- Cuticle (2)
- Cuticular waxes (2)
- Dionaea muscipula (2)
- Endodermis (2)
- Epiphyten (2)
- Erysiphe graminis (2)
- Flavonoide (2)
- Fluoreszenzmikroskopie (2)
- Glucosetransport (2)
- Glucosinolate (2)
- Hitzestress (2)
- Induzierte Resistenz (2)
- Insekten (2)
- Interaktion (2)
- Isoprostane (2)
- Jasmonatbiosynthese (2)
- Jasmonates (2)
- Kalium (2)
- Licht (2)
- Lipid-Carrier-Proteine (2)
- Lipidstoffwechsel (2)
- Lipoxygenase (2)
- Lipoxygenase 6 (2)
- Lycopersicon esculentum (2)
- Lyme-Borreliose (2)
- Mehltau (2)
- Membrandomänen (2)
- Membranpotenzial (2)
- Membranproteine (2)
- Membrantransport (2)
- Metagenom (2)
- Metagenomics (2)
- Microarray (2)
- Nitrate Reductase (2)
- Oozyte (2)
- PAC (2)
- Patch-Clamp-Methode (2)
- Pathogens (2)
- Permeation (2)
- Pflanzenhormon (2)
- Pflanzenschutzmittel (2)
- Pflanzenwachstum (2)
- Pharmakokinetik (2)
- Phyllosphäre (2)
- Phytohormone (2)
- Plant Protection (2)
- Plant cuticle (2)
- Pollenschlauch (2)
- Porin (2)
- Prostaglandin-ähnliche Verbindungen in Pflanzen (2)
- Prostaglandine (2)
- Proteinreinigung (2)
- Protonenpumpe (2)
- Protoplast (2)
- RES-Oxylipine (2)
- RS1 (2)
- Rhodopsin (2)
- Rizinus (2)
- Samenpflanzen (2)
- Schwamm (2)
- SnRK1 (2)
- Sphingolipide (2)
- Sphingolipids (2)
- Sponges (2)
- Stomaschluss (2)
- Stressreaktion (2)
- Symport (2)
- Transpiration <Pflanzen> (2)
- Transport (2)
- Wasserhaushalt (2)
- Wassertransport (2)
- Wurzelhalsgalle (2)
- Zellkultur (2)
- ZmSUT1 (2)
- abiotic stress (2)
- abscisic acid (2)
- anion channel (2)
- aquaporins (2)
- barley (2)
- chemical ecology (2)
- corn (2)
- cuticle (2)
- drought stress (2)
- epicuticular wax crystals (2)
- epikutikuläre Wachskristalle (2)
- flavonoids (2)
- innate immunity (2)
- ion channel (2)
- maize (2)
- optogenetic (2)
- optogenetics (2)
- oxylipins (2)
- pharmacokinetics (2)
- plant (2)
- plant cuticle (2)
- potassium (2)
- programmed cell death (2)
- prostaglandin-like compounds in plants (2)
- protein purification (2)
- proton pump (2)
- reaktive elektrophile Spezies (2)
- root (2)
- salt (2)
- stress (2)
- sucrose (2)
- transcription factor (2)
- transport (2)
- vacuole (2)
- (Signal transduction pathways) (1)
- - (1)
- . (1)
- 14-3-3 (1)
- 14-3-3 . calcium (1)
- 14-3-3s (1)
- 18D1 (1)
- 9-HOT (1)
- 9-Hydroxyoktadekatriensäure (1)
- ABA-GE (1)
- ABA-Konjugate (1)
- ABA-conjugates (1)
- ACL (1)
- AIDS (1)
- AKT1 (1)
- AKT1-like (1)
- ALMT (1)
- APOPLAST (1)
- ATR-FTIR (1)
- AZI1 (1)
- Abschirmung (1)
- Abwehr (1)
- Abwehrmechanismen (1)
- Activin (1)
- Adapterproteine (1)
- Adenylatcyclase (1)
- Advanced Therapy Medicinal Product (1)
- Agonist (1)
- Agrobacterium (1)
- Aktionspotenzial (1)
- Aktivierungsenergie (1)
- Aktivsubstanzen (1)
- Aliphaten (1)
- Aliphatics (1)
- Allendorf-Kapelle (1)
- Allendorf-chapell (1)
- Allendorfkapelle (1)
- Allerg (1)
- Allergie (1)
- Alpha-Glucosidase (1)
- Altern (1)
- Amino acids (1)
- Aminosäuren (1)
- Analoga (1)
- Anion (1)
- Anion channel (1)
- Anionen (1)
- Anionenkanäle (1)
- Anoxie (1)
- Anthropogene Störung (1)
- Anthropogener Einfluss (1)
- Antibiotikum (1)
- Antibodies (1)
- Antigen (1)
- Antigen CD23 (1)
- Antigen CD40 (1)
- Antimicrobial activities (1)
- Antimicrobial proteins (1)
- Antimikrobielle Aktivitäten (1)
- Antimikrobieller Wirkstoff (1)
- Antiport (1)
- Antisense (1)
- Aplysina aerophoba (1)
- Apoptose (1)
- Apoptosis (1)
- Arabidopside (1)
- Arabidopsides (1)
- Arbeitsteilung (1)
- Arbuscular Mycorrhiza (1)
- Arbuskuläre Mykorrhiza (1)
- Arid biomes (1)
- Artenkombination (1)
- Arzneibuch (1)
- Arzneimittel für neuartige Therapien (1)
- Arzneipflanzen (1)
- AtERDl6 (1)
- AtTMT1/2 (1)
- AtTORF-Ex-Kollektion (1)
- AtTPC1 (1)
- AtrbohD (1)
- Autökologie (1)
- Auxin (1)
- Auxine (1)
- Azelainsäure (1)
- Azospirillum brasilense (1)
- BIAcore (1)
- BLUF (1)
- BMP signaling (1)
- BMP-2 (1)
- Bambi (1)
- Bauchspeicheldrüsenkrebs (1)
- Baumkrone (1)
- Baumphysiologie (1)
- Bestrahlung (1)
- Beta-1-Rezeptor (1)
- Bidirectional manipulation (1)
- Biene (1)
- Bienenwachs (1)
- Bilderzeugung (1)
- Bildgebendes Verfahren (1)
- Biochemie (1)
- Biochemische Analyse (1)
- Bioinformatics (1)
- Bioinformatik (1)
- Biosensor (1)
- Biosynthese (1)
- Biosynthese-Genclustern (1)
- Biosynthesis of Jasmonates (1)
- Bioverfügbarkeit (1)
- Blatt (1)
- Blattknospen (1)
- Blattkäfer (1)
- Blaulicht (1)
- Blütenpflanzen (1)
- Bone Morphogenetic Proteins (1)
- Bone morphogenetic protein (1)
- Borrelia (1)
- Buchweizenkraut (1)
- Bunias orientalis (1)
- Büchold (1)
- CASPARY-STREIFEN (1)
- CD23 (1)
- CD27 (1)
- CD40 (1)
- CD70 (1)
- CIPK23 (1)
- CO2 Reaktion (1)
- CO2 Response (1)
- CPK (1)
- Ca2+ signal (1)
- Ca2+-Signal (1)
- Ca2+-signal (1)
- Calcium Imaging (1)
- Calcium-Oszillationen (1)
- Calciumion (1)
- Calciumkanal (1)
- Camponotus rufipes (1)
- Cancer of Pancreas (1)
- Casparian strip (1)
- Castor bean (1)
- Cation channel (1)
- Celaflor (1)
- Chain-length distribution (1)
- Channelrhodopsinen (1)
- Characterizing New Photoreceptors to Expand the Optogenetic Toolbox (1)
- Chemical Ecology (1)
- Chemiluminescence (1)
- Chemilumineszenz (1)
- Chirurgiegeschichte (1)
- Chlamydomonas reinhardii (1)
- Chloroplast (1)
- Chronobiologie (1)
- Chronobiology (1)
- Cirl (1)
- Climate change (1)
- Cortex (1)
- Crown Gall (1)
- Cryptogein (1)
- Cuscuta reflexa (1)
- Cuticular transpiration (1)
- Cuticular water permeabilities (1)
- Cutinase (1)
- Cyanobacteria (1)
- Cyanobakterien (1)
- Cyclic peptides (1)
- Cyclics (1)
- Cyclo-AMP (1)
- Cyclo-GMP (1)
- Cystinknotenprotein (1)
- Cytokine (1)
- Cytokinin (1)
- Cytokinine (1)
- Cytokinins (1)
- Cytoplasma (1)
- Cytoplasmic Ca"+ (1)
- DAF (1)
- DAN modulator proteins (1)
- DAN-Modulatorproteine (1)
- DEVC (1)
- DNA methylation (1)
- DNA-Methylierung (1)
- DNS (1)
- DRMs (1)
- Darm (1)
- Dattelpalme (1)
- Deckenmalerei (1)
- Deep sequencing (1)
- Denaturierende Gradienten-Gelelektrophorese (1)
- Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (1)
- Depolarisation (1)
- DiBAC4(3) (1)
- Diabetes (1)
- Differential scanning calorimetry (1)
- Differentielle Genexpression (1)
- Diffusion (1)
- Diffusion coefficient (1)
- Dionaea (1)
- Drosophila (1)
- Drought stress (1)
- Dürreresistenz (1)
- Dürrestress (1)
- EF-TU (1)
- ENDODERMIS (1)
- ER-Export (1)
- Efeu (1)
- Einstichmessungen (1)
- Einzelzellgenomik (1)
- Endoplasmatisches Retikulum (1)
- Entzündung (1)
- Enyzme (1)
- Enzymatische Regulation (1)
- Eosinophiler Granulozyt (1)
- Equisetum (1)
- Esterasen (1)
- Etablierungsstadium (1)
- Euglena gracilis (1)
- Evolution (1)
- Exodermis (1)
- Extrazellulärraum (1)
- FGF signaling (1)
- FT-IR-Spektroskopie (1)
- FTIR-Spektroskopie (1)
- FTIR-spectroscopy (1)
- FURA (1)
- Falle (1)
- Farne (1)
- Fertilization in angiosperm (1)
- Fettsäure (1)
- Fettsäuren (1)
- Flagelline (1)
- Fluoreszenz (1)
- Fluoreszmikroskopie (1)
- Fluorimetrie (1)
- Fn14 (1)
- Fortpflanzung (1)
- Fortpflanzungsmechanismen (1)
- Fruchtbildung (1)
- Fruit (1)
- Fura-2 (1)
- Furagieraktivität (1)
- G-Protein gekoppelte Rezeptor (1)
- GC-Wert (1)
- GC-value (1)
- GFP (1)
- GLR (1)
- GMP-Regeln (1)
- Gartenerde (1)
- Gaschromatographie-Massenspektrometrie (1)
- Gastrulation (1)
- Gaussia princeps Luziferase (1)
- Gefäßpflanzen (1)
- Gen shaker (1)
- Genaktivierung (1)
- Genanalyse (1)
- Genexpressionsanalysen (1)
- Genmutation (1)
- Genomics (1)
- Germination and differentiation (1)
- Gerstenkrankheit (1)
- Geschichte (1)
- Getreide (1)
- Gewebe (1)
- Glaukom (1)
- Gliederfüßer (1)
- Glucocorticosteroide (1)
- Glucose (1)
- Glucose/Saccharose Transport (1)
- Glucosetransportproteine (1)
- Glucosinolates (1)
- Glutamate (1)
- Glutamatrezeptor (1)
- Glycerin (1)
- Glykomodifizierung (1)
- Glykosylierung (1)
- GtACR1 (1)
- Guanylatcyclase (1)
- Guanylyl Cyclase (1)
- Guard Cell (1)
- Guard Cells (1)
- HAK5-like (1)
- HIV (1)
- HIVDR (1)
- HKT1-like (1)
- HPLC-MS (1)
- Heat stress (1)
- Hefe-Elicitor (1)
- Heilpflanzen (1)
- Helianthus annuus (1)
- Hemiparasit (1)
- Herbicid (1)
- Herbivoren-Abwehr-Strategie (1)
- Herbivorie (1)
- Heterologe Expression (1)
- Hexokinase (1)
- High throughput screening (1)
- History of medicine (1)
- History of the medicine (1)
- Hitzeschock-Proteine (1)
- Holz (1)
- Holzbildung (1)
- Holzstrahlen (1)
- Homöostase (1)
- Honigbiene (1)
- Hordeum vulgare (1)
- Hormontransport (1)
- Human sodium iodide symporter (1)
- Hydrathülle (1)
- Hydraulische Leitfähigkeit (1)
- Hydroxylamin (1)
- Hyperpolarisierung (1)
- Hypoxia (1)
- Hypoxie (1)
- IL8 (1)
- Illumina HiSeq (1)
- Immunactivation (1)
- Immunaktivierung (1)
- Immunologie (1)
- Immunolokalisation (1)
- Immunsystem (1)
- Impfstoff (1)
- In vitro (1)
- Incompatible parasite-host interaction (1)
- Indonylessigsäure <3-> (1)
- Inf-TRAP-Seq (1)
- Inkompatible Parasit-Wirt-Interaktion (1)
- Inosite (1)
- Insects (1)
- Insekten-Pflanzen-Interaktionen (1)
- Interleukin (1)
- Interleukin 13 (1)
- Interleukin 4 (1)
- Interleukin 5 (1)
- Interleukin-4 Antagonist (1)
- Invasion <Biologie> (1)
- Invasive (1)
- Invertase-Inhibitor (1)
- Invertaseinhibitor (1)
- Ionenkanäle (1)
- Ionenleitfähigkeit (1)
- Irradiation (1)
- Isoprostanes (1)
- Isothiocyanate (1)
- JMT (1)
- Jaborandi (1)
- Jasmonate info (1)
- K+ channels (1)
- KCO (1)
- Kaliumkanäle (1)
- Kaliumtransporter (1)
- Kannenpflanze (1)
- Kanäle (1)
- Karibisches Meer (1)
- Kationenkanal (1)
- Keimling (1)
- Keimlingsentwicklung (1)
- Keimung (1)
- Kellerassel (1)
- Kernproteine (1)
- Klappertopf (1)
- Klimawandel (1)
- Klimaänderung (1)
- Knochenhomöostase (1)
- Konidie (1)
- Krankheit (1)
- Künstliche Samenalterung (1)
- LC-MS (1)
- LCB (1)
- LIGNIN (1)
- LMNA S143F (1)
- LRP5/6 (1)
- Lamin (1)
- Laminopathie (1)
- Laser (1)
- Laser Microdissection (1)
- Laser Mikrodissektion (1)
- Lateral root development (1)
- Latrophilin (1)
- Leaching (1)
- Leaf (1)
- Leitfähigkeit (1)
- Lernen (1)
- Ligand (1)
- Ligand <Biochemie> (1)
- Ligand-Rezeptor-Interaktion (1)
- Lignin (1)
- Lipasen (1)
- Lipases (1)
- Lipid Metabolism (1)
- Lipid Transfer Protein (1)
- Lipid Transfer Proteine (1)
- Lipid-Peroxide (1)
- Lipide (1)
- Lipidomik (1)
- Lipidperoxidation (1)
- Lipids (1)
- Lipidtransferprotein (1)
- Lipidumbau (1)
- Lipoprotein (1)
- Lipoxyg (1)
- Luciferasen (1)
- Luftröhre (1)
- Lupeol synthase (1)
- Lupeolsynthase (1)
- Lyme disease (1)
- Lyme-Krankheit (1)
- Lymphocytes (1)
- Lymphotoxin (1)
- Lymphozyt (1)
- Lymphozyten (1)
- MAP Kinase (1)
- MAP kinase (1)
- MJE (1)
- Mariae Heimsuchung und Sankt Nikolaus (1)
- Mariae Himmelfahrt (1)
- Marin (1)
- Marine (1)
- Maus (1)
- Medicinal Plant (1)
- Medizingeschichte (1)
- Meerrettichkäfer (1)
- Mehrdimensionale NMR-Spektroskopie (1)
- Membran (1)
- Membrandepolarisierung (1)
- Membrane depolarisation (1)
- Membrane domains (1)
- Mesophyllvakuole (1)
- Metabolismus (1)
- Metabolit (1)
- Metabolomik (1)
- Metagenomomanalyse (1)
- Methyl jasmonate esterase (1)
- Methylglasmonat (1)
- Methylierung (1)
- Methyljasmonat (1)
- Methyljasmonat Esterase (1)
- Microscopy (1)
- Middle Age (1)
- Mikrobiologie (1)
- Mikrodissektion (1)
- Mikroorganismen (1)
- Mikroorganismus (1)
- Mikroskopie (1)
- Mitochondria (1)
- Mitochondrium (1)
- Mittelalter (1)
- Modelle (1)
- Modifizierung (1)
- Morgenländisches Zackenschötchen (1)
- Morphogenese (1)
- Mustererkennung (1)
- Mykorrhiza (1)
- Myrosinase (1)
- NFATc1 (1)
- NFKB (1)
- NFkB-Signalling (1)
- NHase (1)
- NMR (1)
- Nachweis (1)
- Naturstoff (1)
- Nekroptose (1)
- Nekrose (1)
- Nektar-Sekretion (1)
- Nektarium (1)
- Neophyten (1)
- Neophyten <Botanik> (1)
- Nepenthes (1)
- Neurochemie (1)
- Neurologie (1)
- Neuronales visuelles System (1)
- Nichtwirtsresistenz (1)
- Nicotiana benthamiana (1)
- Nierenfunktion (1)
- Nitrate reductase (1)
- Nitration (1)
- Nitric Oxide (1)
- Nitric Oxide Synthase (1)
- Nitric oxide (1)
- Nitrilase (1)
- Nitrite (1)
- NpHR (1)
- NtAQP1 (1)
- Nuklearfaktor Kappa B (1)
- Nährstoffaufnahme (1)
- Nährstoffmangel (1)
- ODC (1)
- OPDA (1)
- Oberflächenplasmonresonanz (SPR) (1)
- Oberfranken (1)
- Oligomerisation (1)
- Oncogene (1)
- Oncolytic Virus (1)
- Onkogen (1)
- Onkolyse (1)
- Oozyten (1)
- Oregon Green-BAPTA (1)
- Ornithindecarboxylase (1)
- Osmolarität (1)
- Oxidosqualene cyclase (1)
- Oxidosqualenzyklase (1)
- Oxophytodiensäure <12-> (1)
- Oxylipines (1)
- Oxylipins (1)
- PALM stoichiometry (1)
- PAMPS (1)
- PCD (1)
- PKS (1)
- PLAT-Domain (1)
- PacBio sequencing (1)
- Pankreaskrebs (1)
- Parasit (1)
- Parkinson-Krankheit (1)
- Parkinsonismus (1)
- Parna´iba <Region> (1)
- Patch-Clamp (1)
- Pathogenabwehr (1)
- Pathogene Bakterien (1)
- Pathogener Mikroorganismus (1)
- Pathogeninteraktion (1)
- Pathologie (1)
- Pathology (1)
- Pax-5 (1)
- Permeability (1)
- Pesticide (1)
- Pestizide (1)
- Pflanze-Pathogen-Interaktion (1)
- Pflanzen-Insekten Interaktionen (1)
- Pflanzendarstellung (1)
- Pflanzenfressende Insekten (1)
- Pflanzengewebe (1)
- Pflanzengröße (1)
- Pflanzenhormone (1)
- Pflanzenhydraulik (1)
- Pflanzenmalerei (1)
- Pflanzenphysiologie (1)
- Pflanzenzelle (1)
- Pflanzenzellkulturen (1)
- Pflanzenökologie (1)
- Pharmakotherapie (1)
- Pharmazie (1)
- Phenole (1)
- Phloem (1)
- Phoenix dactylifera (1)
- Phophorylierung (1)
- Photoreceptor (1)
- Photorezeptor (1)
- Photosynthese (1)
- Phototropine (1)
- Phototropins (1)
- Phyllosphere (1)
- Physiologie (1)
- Phytoalexin (1)
- Phytoalexine (1)
- Phytoalexins (1)
- Phytochemie (1)
- Phytohormon (1)
- Phytopathogene Pilze (1)
- Phytopathologie (1)
- Phytophthora (1)
- Phytoprostanes (1)
- Phytosphingosine (1)
- Phytosterine (1)
- Pichia pastoris (1)
- Pilocarpin (1)
- Pilocarpus (1)
- Pilocarpus microphyllus (1)
- Pilze (1)
- Pilzkörper (1)
- Pimelinsäure (1)
- Piriformospora indica (1)
- Plant Biology (1)
- Plant Ecology (1)
- Plant Hormones (1)
- Plant antimicrobial proteins (1)
- Plant cell cultures (1)
- Plant fertilization (1)
- Plant hydraulic (1)
- Plant immunity (1)
- Plant-Insect Interactions (1)
- Pollen (1)
- Pollenkeimung (1)
- Pollenschlauch Calcium Anionen Kanal Kinase (1)
- Polypodium vulgare (1)
- Populus (1)
- Poribacteria (1)
- Porifera (1)
- Positron Emission Tomography (1)
- Positronen-Emissions-Tomographie (1)
- Posttranslationale Änderung (1)
- Potassium channel (1)
- Powdery mildew fungus (1)
- Prednisolon (1)
- Prednisolone (1)
- Primärmetabolite (1)
- Promotor <Genetik> (1)
- Promotor Regulation (1)
- Promotoraktivität (1)
- Protein Purification (1)
- Proteinbiochemie (1)
- Proteine (1)
- Proteinen mit antimikrobieller Wirkung (1)
- Proteinkinase (1)
- Proteinkinasen (1)
- Proteinmodifizierung (1)
- Protoplasten (1)
- Pseudomonas syringae pv. tabaci (1)
- Pseudomonas syringae tomato (1)
- Pulvini (1)
- Pyrophosphatase (1)
- QTOF (1)
- Quecksilber (1)
- Quercetin (1)
- R-type currents (1)
- RIP3 (1)
- RNA Integrität (1)
- RNA integrity (1)
- Raps (1)
- Reaktive Sauerstoffspezies (1)
- Recombinant protein (1)
- Regenbaum (1)
- Regenerative Medizin (1)
- Reis (1)
- Rekombinantes Protein (1)
- Remorin (1)
- Renaturierung <Biochemie> (1)
- Resistances (1)
- Resistenzfaktor (1)
- Resorption (1)
- Retroviren (1)
- Rezeptorblocker (1)
- Rezeptorkinasen (1)
- Rhinanthus (1)
- Rhizodermis (1)
- Ricinus communis (1)
- Root (1)
- Root Nodule Symbiosis (1)
- Rorippa austriaca (1)
- Rose (1)
- Rossameise (1)
- Rothenfels (1)
- Rückfallfieber (1)
- Rüsselreflex (1)
- S-Typ (1)
- S-Typ Anionenkanal (1)
- S-Typ-Anionenkanäle (1)
- S-Type-Anionchannels (1)
- S-typ anionchannel (1)
- S-type (1)
- SGLT1 (1)
- SLAC/SLAH (1)
- SUBERIN (1)
- SUT1 (1)
- SV/TPC1 (1)
- Saatgutbeizung (1)
- Saccharomyces cerevisiae (1)
- Saisonalität (1)
- Salicylhydroxamsäure (1)
- Salz (1)
- Salzresistenz (1)
- Samen (1)
- Samenschale (1)
- Schachtelhalm (1)
- Schachtelhalme (1)
- Schlacke (1)
- Schmalwand (1)
- Schneckenklee (1)
- Schwammsymbionten (1)
- Sclerotinia (1)
- Sclerotinia sclerotiorum (1)
- Sehen (1)
- Sekundärer Bote (1)
- Selective extraction (1)
- Senescence (1)
- Shaker (1)
- Signaling (1)
- Signalkette (1)
- Signalling (1)
- Signalpeptide (1)
- Signalweg (1)
- Single chain (1)
- Single-cell genomics (1)
- Sink-Source-Relation (1)
- Sleeping Beauty (1)
- SnRK1-bZIP complex (1)
- Sojabohne (1)
- Solanaceae (1)
- Solanazeen (1)
- Solanum lycopersicum (1)
- Sonnenblume (1)
- Spannungsklemmen-Fluorometrie (1)
- Spannungskontrollierter Ionenkanal (1)
- Sphingobasen (LCB, LCB-P) (1)
- Sphingobases (1)
- Sphingolipidstoffwechsel (1)
- Spirochäten (1)
- Sponge diseases (1)
- Spross (1)
- SsAQP1 (1)
- SsAQP2 (1)
- SthK-bPAC (1)
- Stickstoffoxide (1)
- Stickstoffoxidsynthase (1)
- Stoffwechsel (1)
- Stoffwechselweg (1)
- Strahlenpilze (1)
- Stress-Syndrom (1)
- Struktur-Aktivitäts-B (1)
- Strukturbiologie (1)
- Styrylpyrone (1)
- Subtractive hybridisation (1)
- Subtraktive Hybridisierung (1)
- Sulforaphan (1)
- Superresolution microscopy (1)
- Surgeon (1)
- Symbionten (1)
- Symbionts (1)
- Symbolik (1)
- Synthasen (1)
- Synthese (1)
- Systemic acquired resistance (1)
- Systemisch erworbenen Resistenz (1)
- T-Lymphozyt (1)
- TGA-Transkriptionsfaktoren (1)
- TGF (1)
- TH2 Immunantwort (1)
- TNF (1)
- TNF Superfamilie (1)
- TNFR2 (1)
- TPCA1 (1)
- TPK (1)
- TRAF (1)
- TRAF1 (1)
- TRAIL (1)
- TRAILR-Mutants (1)
- Tagesrhythmus (1)
- Tansania (1)
- Tanzania (1)
- Targeted Radiotherapy (1)
- Thaumatins (1)
- Thermotoleranz (1)
- Tissue Engineering (1)
- Tod (1)
- Todesrezeptor (1)
- Toxizitätstest (1)
- Trachea (1)
- Transcription factor (1)
- Transforming Growth Factor beta (1)
- Transkriptstabilität (1)
- Translokation (1)
- Transpiration barrier (1)
- Transporter (1)
- Tree physiology (1)
- Triglyceride (1)
- Trockenheit (1)
- Tropischer Regenwald (1)
- Tropismen (1)
- Tropismus (1)
- Tumorentwicklung (1)
- Twisted gastrulation (1)
- Ultraviolett (1)
- Ungesättigte Fettsäuren (1)
- Ustilago zeae (1)
- V-ATPase (1)
- V-ATPasen (1)
- VA-Mykorrhiza (1)
- VCF (1)
- VOC <Ökologische Chemie> (1)
- Vaccinia Virus (1)
- Vaccinia-Virus (1)
- Vegetationsentwicklung (1)
- Verticillium (1)
- Vertikale Übertragung (1)
- Verwundung (1)
- Very-long-chain aliphatic (1)
- Vicia (1)
- Vicia faba (1)
- Vielfalt (1)
- Vitis (1)
- Volatiler oraganischer Verbindungen (1)
- Volatiole Compounds (1)
- WRKY (1)
- WURZEL (1)
- Wachstum (1)
- Wasser (1)
- Wasserfluss (1)
- Wasserpermeabilität (1)
- Water stress (1)
- Wechselwirkung (1)
- Weinrebe (1)
- Westliche Balsampappel (1)
- Wirt (1)
- Wnt-Proteine (1)
- Wuchsleistung (1)
- Wundarznei (1)
- Wurzel-Spross-Stresssignal (1)
- Wurzelhalsgallen (1)
- Wurzelknöllchen (1)
- Wurzelknöllchensymbiose (1)
- Wurzelsystem (1)
- Wurzelzellschichten (1)
- Würzburg (1)
- X-ray diffraction (1)
- Xenobiotikum (1)
- Xenopus (1)
- Xerostomia (1)
- Xylem (1)
- Zea (1)
- Zellschichtspezifische Expression (1)
- Zelltod (1)
- Zentralzylinder (1)
- Zucker (1)
- Zucker-Signaling (1)
- Zuckertransport (1)
- Zuckertransporter (1)
- Zusammensetzung (1)
- Zwei-Hefen-Hybrid-System (1)
- Zwiebel (1)
- abiotic stress tolerance of plants (1)
- abiotische Stresstoleranz von Pflanzen (1)
- abiotische stress (1)
- absorption (1)
- actinomycetes (1)
- action potential (1)
- active ingredients (1)
- aldehydes (1)
- alien (1)
- aliphatic glucosinolates (1)
- amplicon pyrosequencing (1)
- anion channels (1)
- anoxia (1)
- anthropogenic disturbance (1)
- anti-infective (1)
- anti-protease (1)
- antibodies (1)
- antiport (1)
- antisense (1)
- apoplast (1)
- aqueous pathways (1)
- arabidopsis (1)
- arabidopsis thaliana (1)
- atopic diseases (1)
- auxin (1)
- azelaic acid (1)
- bZIP (1)
- bZIPs (1)
- bacterial communities (1)
- basale Immunität (1)
- beta1-adrenergic receptor (1)
- bioartificial tissue (1)
- bioartifizielles Rekonstruktionsgewebe (1)
- bioavailibility (1)
- biosynthesis (1)
- biosynthetic gene clusters (1)
- biotic stress (1)
- biotische stress (1)
- bluelight (1)
- bone homeostasis (1)
- buckwheat (1)
- buds (1)
- cAMP (1)
- cGMP (1)
- cIAP (1)
- caged glutamate (1)
- calcium (1)
- calcium dependent membrane conductance (1)
- calcium oscillations (1)
- calciumabhängige Membranleitfähigkeiten (1)
- carnivorous plants (1)
- carrier (1)
- cell culture (1)
- cell-type specific (1)
- cell-wall invertases (1)
- cellular binding studies (1)
- channelrhodopsin (1)
- channels (1)
- chemische Ökologie (1)
- circadian rhythms (1)
- conidial differentiation (1)
- coreceptor (1)
- crown gall (1)
- crown galls (1)
- cuticular uptake (1)
- cuticular waxes (1)
- cystin knot protein (1)
- defence (1)
- defence mechanisms (1)
- defence response (1)
- dehydration (1)
- diazidisches Motiv (1)
- differential coverage binning (1)
- disease resistance (1)
- double electrode voltage clamp (1)
- eATP (1)
- ecophysiology (1)
- electrophysiology (1)
- elektrische Signale (1)
- energy metabolism (1)
- enzymes (1)
- eosinophil (1)
- epiphytes (1)
- exocytosis (1)
- exodermis (1)
- experimental vegetation (1)
- experimentelle Vegetation (1)
- extrafloral nectaries (1)
- extraflorale Nektarien (1)
- extrazelluläre Invertasen (1)
- fatty acid (1)
- fermentation (1)
- ferns (1)
- flagellin (1)
- fluorescence (1)
- fluorescence microscopy (1)
- fluorescent microscopy (1)
- fluorometry (1)
- foraging activity (1)
- fruit (1)
- functional studies (1)
- fungi (1)
- gaschromatography-mass spectrometry (1)
- gene activation (1)
- gene expression (1)
- gene expression profiling (1)
- gene regulation (1)
- gene stability (1)
- gezielte Radiotherapie (1)
- glaucoma (1)
- glossy11 (1)
- glucose/sucrose transport (1)
- glycerol (1)
- growth (1)
- guanylyl cyclase (GC) (1)
- hemiparasite (1)
- herbivore defense strategies (1)
- herbivory (1)
- heterologous expression (1)
- high throughput screening (1)
- higher plants (1)
- honeybee (1)
- horsetail (1)
- humaner Natrium-Iodid-Symporter (1)
- hybrid assembly (1)
- hydration (1)
- hydraulic conductivity (1)
- hydroxylamine (1)
- hyperpolarisation (1)
- hyperpolarization (1)
- iLID (1)
- immunity response (1)
- immunolocalisation (1)
- immunomodulatory (1)
- in vitro (1)
- indirect defense (1)
- indirekte Verteidigung (1)
- insect (1)
- insect-plant-interaction (1)
- interaction (1)
- interleukin-13 (1)
- interleukin-4 (1)
- interleukin-5 signaling (1)
- invasive (1)
- invertase (1)
- invertase inhibitor (1)
- ion channels (1)
- isoprostanes (1)
- kidney (1)
- klinische Studie (1)
- kutikuläre Aufnahme (1)
- lamin (1)
- laminopathy (1)
- leaching (1)
- leaf beetle (1)
- leaf wax analysis (1)
- lebende Pflanzen (1)
- lichtgesteuerte Manipulation (1)
- lightinduced manipulation (1)
- lipid peroxidation (1)
- lipid remodeling (1)
- lipid transfer proteins (1)
- lipoproteins (1)
- live-cell imaging (1)
- living plants (1)
- lox6 (1)
- luminal Ca2+ sensing sites (1)
- luminale Ca2+-Sensorstellen (1)
- male sterility (1)
- marine sponge (1)
- marine sponges (1)
- mechanosensation (1)
- membrane protein (1)
- mercury (1)
- mesophyll cells (1)
- mesophyll vacuole (1)
- metabolism (1)
- metabolites (1)
- metabolomics (1)
- metagenomics (1)
- methyl jasmonate (1)
- microarray (1)
- microbial rhodopsin (1)
- microorganism (1)
- mineral nutrient (1)
- mitochondria (1)
- models (1)
- molecular engineering (1)
- molecular pathways (1)
- männliche Sterilität (1)
- nectar (1)
- nectar secretion (1)
- nectaries (1)
- nektar (1)
- nektarien (1)
- neuer anti-infektiver Substanzen (1)
- neurochemistry (1)
- neurology (1)
- neuronal silencing (1)
- neuronal visual system (1)
- nitrate reductase (1)
- nitric oxide (1)
- nittric (1)
- non-host resistance (1)
- non-indigenous (1)
- nucleus (1)
- nutrient deficiency (1)
- oberflächenaktive Stoffe (1)
- onion (1)
- onkolytische Viren (1)
- oocytes (1)
- opsins (1)
- oxidative NO-Bildung (1)
- oxidative NO-formation (1)
- oxidative and pH dependent regulation (1)
- oxidative stress (1)
- oxidative und pH-abhängige Regulation (1)
- oxide DAF (1)
- oxidized lipids (1)
- pH (1)
- pH-Wert (1)
- parasitoid (1)
- parkinsonism (1)
- particle bombardment (1)
- patch-clamp (1)
- peptide engineering (1)
- peptide-based interleukin-5 inhibitor (1)
- permeability (1)
- permeation (1)
- pesticides (1)
- pflanze (1)
- pflanzliche Elektrophysiologie (1)
- pflanzliche Kutikula (1)
- pflanzliche Pathogenresistenz (1)
- pflanzliche Sterole (1)
- pflanzliche Vaccine (1)
- pharmacy (1)
- phenolics (1)
- photoaktiviert (1)
- photoreceptors (1)
- photosynthesis (1)
- phyllosphere (1)
- phylogenetic analysis (1)
- physiology (1)
- phytochemistry (1)
- phytoprostane (1)
- pilocarpine (1)
- pimelic acid (1)
- plant decorations (1)
- plant defense (1)
- plant pathogen resistance (1)
- plant size (1)
- plant-derived vaccines (1)
- plant-pathogen-interaction (1)
- plasma membrane (1)
- pollen germination (1)
- pollen tube (1)
- pollen tube calcium anion channel kinase (1)
- pollen tubes (1)
- polyamines (1)
- porin (1)
- postmortales Humangewebe (1)
- postmortem human tissue (1)
- potassium carrier (1)
- potassium channels (1)
- powdery mildew (1)
- powdery mildew desease (1)
- presteady-state (1)
- presteady-state Ströme (1)
- primary metabolites (1)
- proboscis extension reflex (1)
- programmierter Zelltod (1)
- promoter activity (1)
- promoter regulation (1)
- prostaglandins (1)
- protein (1)
- protein interaction (1)
- protein kinase (1)
- protoplast (1)
- protoplast transformation (1)
- protoplasten (1)
- protoplasts (1)
- pulvini (1)
- quercetin (1)
- receptor (1)
- receptor kinases (1)
- relapsing fever (1)
- repeated dose (1)
- rice (1)
- root-to-shoot stress signal (1)
- roots (1)
- rootsystem (1)
- rough woodlouse (1)
- salt stress (1)
- scFv (1)
- schutz (1)
- seasonality (1)
- secondary metabolites (1)
- seed coat (1)
- seed treatment (1)
- seedling establishment (1)
- signal transduction (1)
- single-cell genomics (1)
- sodium (1)
- species composition (1)
- sphingomonads (1)
- sponge (1)
- sponge microbiome (1)
- sponges (1)
- stomatal closure (1)
- structural biology (1)
- structure (1)
- structure analysis (1)
- styrylpyrones (1)
- suberin (1)
- successional stage (1)
- sugar signaling (1)
- sugar transport (1)
- surfactants (1)
- symbionts (1)
- symbolism (1)
- symport (1)
- syringae (1)
- systemic acquired resistance (1)
- systemic resistance (1)
- systemisch erworbene Resistenz (1)
- systemische Resistenz (1)
- targeting (1)
- thaliana (1)
- thermotolerance (1)
- tobacco (1)
- touch (1)
- toxicity testing (1)
- transcription factors (1)
- transcriptomics (1)
- transformation (1)
- transiente Transformation (1)
- transpiration (1)
- transporter (1)
- trap closure (1)
- tropisms (1)
- tumor development (1)
- two-component (1)
- two-hybrid system (1)
- ultraviolet (1)
- ultraviolet radiation (1)
- ultraviolette Strahlung (1)
- unsaturated Fatty Acids (1)
- vacuolar proton-ATPase (1)
- vertical transmission (1)
- vertikale Weitergabe (1)
- very-long-chain aldehydes (1)
- volatiles (1)
- voltage clamp (1)
- voltage clamp fluorometry (1)
- wasserhaushalt (1)
- water (1)
- water flow (1)
- water relation (1)
- water relations (1)
- water transport root (1)
- waterpermeability (1)
- wax biosynthesis (1)
- windpipe (1)
- wood formation (1)
- wood rays (1)
- wounding (1)
- xerostomia (1)
- xylem (1)
- yeast-elicitor (1)
- zelluläre Bindungsstudien (1)
- zyklische Peptide (1)
- Ökologie (1)
- Ökophysiologie (1)
- Österreichische Sumpfkresse (1)
- ß-D-Glucosidase (1)
- ß-D-glucosidase (1)
Institute
- Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften (203) (remove)
Sonstige beteiligte Institutionen
- Fraunhofer IGB Stuttgart (1)
- GEOMAR Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (1)
- Julius-von-Sachs-Institut für Biowissenschaften Lehrstuhl für Botanik II - Ökophysiologie und Vegetationsökologie (1)
- Westfälische Hochschule Recklinghausen, Fachbereich für Ingenieur- und Naturwissenschaften (FB 8) (1)
Synthese und Relevanz von Oxylipinen in Blättern, Wurzeln und Samen von \(Arabidopsis\) \(thaliana\)
(2016)
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 gehören die LOX1 und LOX5 zu den 9-Lipoxygenasen, während LOX2, LOX3, LOX4 und LOX6 zu den 13 Lipoxygenasen zählen. Während der Samenalterung findet vermehrt eine Lipidperoxidation statt, welche mit einem Verfall des Samens sowie einer verringerten Keimrate korreliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurde zunächst erfolgreich ein System zur künstlichen Samenalterung von Arabidopsis thaliana etabliert. Bei der künstlichen Alterung stiegen ähnlich wie bei der natürlichen 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 Fettsäuren zum größten Teil nicht enzymatisch erfolgt. Bei der Alterung stiegen zudem enzymatisch gebildete 9 Lipoxygenase Produkte wie freie Hydroxy- und Ketofettsäuren an. Bei einer Analyse der freien oxidierten Fettsäuren konnte ebenfalls mit Lipoxygenase Mutanten ermittelt werden, dass diese hauptsächlich via LOX1 oxidiert werden. Die Untersuchung der Keimraten der Lipoxygenase Mutanten nach Alterung zeigte in mehreren Versuchen eine leicht erhöhte Keimrate der lox1 im Vergleich zum Wildtyp. Eine exogene Behandlung von Wildtyp Samen mit verschiedenen 9-Lipoxygenase Produkten, welche bei der Alterung ansteigen, führte allerdings nicht zu einer Keimungshemmung. Somit scheinen Produkte wie Hydroxy- und Ketofettsäuren der 9-Lipoxygenase LOX1 nicht die Hauptursache für die Keimungshemmung nach Alterung zu sein.
Darüber hinaus konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass eine Behandlung der Blüten des Wildtyps mit Methyljasmonat zu einer signifikant höheren Keimrate der Samen im Vergleich zu Samen von unbehandelten Pflanzen nach Alterung führt. Ein „Lipidprofiling“ der Samen von mit Methyljasmonat behandelten Pflanzen wies signifikant geringere Gehalte sowohl an freien als auch veresterten oxidierten Fettsäuren auf, was mit einer erhöhten Lebensfähigkeit korrelierte. Diese Erkenntnisse könnten von großer Relevanz für die Landwirtschaft sein, falls eine Übertragung auf Nutzpflanzen möglich ist.
Ein weiterer Schwerpunkt dieser Arbeit war eine eingehende Untersuchung der Rolle und Funktion der LOX6. Mit Hilfe von GUS Färbungen konnte eine Lokalisation der LOX6 in Blättern und Wurzeln nachgewiesen werden.
Zudem wurde ein 35SLOX6GFP Konstrukt erstellt und in Arabidopsis thaliana Pflanzen stabil transformiert. Mit den selektionierten Linien könnte in Zukunft auch die intrazelluläre Lokalisation der LOX6 untersucht werden. Außerdem wurden Konstrukte mit dem Reportergen GFP und AOS sowie LOX2 hinter dem 35S Promotor kloniert, welche ebenfalls für weitere Lokalisations- und Kolokalisationsstudien genutzt werden können. Zudem wurde mit der Klonierung eines Konstruktes begonnen, um in Zukunft einen spezifischen LOX6 Antikörper herstellen und auch die endogene LOX6 Lokalisation in dem Wildtyp analysieren zu können. Um die Produkte der LOX6 zu untersuchen, wurden 35SLOX6 Linien sowie die lox6 Mutante verwendet. Obwohl Hydroxyfettsäuren und Jasmonate Folgeprodukte der LOX6 sind, wiesen die 35SLOX6 Linien weder basal, noch nach Stress erhöhte Gehalte dieser im Vergleich zum Wildtyp auf. Somit geben die 35SLOX6 Linien einen Hinweis darauf, dass LOX6 im Wildtyp nicht limitierend für die Produktion von Hydroxyfettsäuren und Jasmonaten sein könnte. Um zu untersuchen, ob das Substrat der LOX6 der limitierende Faktor sein könnte, wurde eine Behandlung mit α Linolensäure durchgeführt. 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 Fettsäuren statt. Um festzustellen, ob sich durch eine LOX6 Überexpression das Metabolom ändert, wurde eine „untargeted Analyse“ mit 35SLOX6 Linien durchgeführt. 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 Überexpressionslinien im Vergleich zum Wildtyp unterscheiden. Dabei zeichneten sich die 35SLOX6 Linien durch kleinere, hellere und rundere Blätter 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 können in der Zukunft einen weiteren Einblick in die vielfältigen Funktionen und Produkte der LOX6 gewähren.
Die Biosynthese von fragmentierten Fettsäuren (kurzkettige Dicarbonsäuren und deren Oxocarbonsäure-Vorstufen) ist in den meisten Pflanzen noch unklar. Wichtige, bekannte Dicarbonsäuren sind Pimelinsäure (PIM) und Azelainsäure (AZA) mit den putativen Vorstufen 7-Oxo¬heptanonsäure (OHA) und 9-Oxononanonsäure (ONA). Es besteht großes Interesse die Biosynthese¬mechanismen und die Regulation der Synthese dieser Substanzen aufzuklären, da Fettsäure¬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) aufgeklärt werden. Es gibt keine Hinweise auf einen analogen Mechanismus in Pflanzen. Eine biologische Aktivität 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 gegenüber dem Pathogen induziert. In Tieren sind Fettsäurefragmente ebenfalls Gegenstand aktueller Forschung. Es ist bekannt, dass eine nichtenzymatische oxidative Fragmentierung von Fettsäurehydroperoxiden in komplexen Membranlipiden als Folge von oxidativem Stress abläuft. 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 Fettsäuren und deren Fragmentierung in Pflanzen aufzuklären. Weiterhin sollte die Rolle der oxidierten Fragmente in der Immunantwort der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht werden. In Pflanzen wurden fragmentierte Fettsäuren im Rahmen dieser Arbeit erstmals in komplexen Lipiden identifiziert und verschiedene Hypothesen zur Bildung von Fettsäurefragmenten experimentell überprüft. Es konnte gezeigt werden, dass die Biosynthese der Fettsäurefragmente in A. thaliana ausgehend von zwei- oder dreifach ungesättigten Fettsäuren stattfindet. 9- und 13-Lipoxygenasen (LOX1, LOX5 und LOX2) spielen dabei keine essentielle Rolle. Die Fettsäurefragmente konnten in Arabidopsis in freier Form und in komplexen Lipiden verestert (ausschließlich in Galactolipiden) detektiert werden. Applikationsexperimente zeigten, dass die Biosynthese der Fettsäurefragmente in den komplexen Lipiden auf nichtenzymatischem Wege in situ stattfindet. Dabei wird in Übereinstimmung mit den experimentellen in vitro und in vivo Daten als Reaktionsmechanismus die Dimer-Hypothese der Arbeitsgruppe um Alan Brash vorgeschlagen. In grünen Pflanzenteilen verläuft 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 Fettsäureacyle 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 erhöht. Im zweiten Schritt findet eine Radikal-katalysierte Addition von Peroxylradikalen an Fettsäurehydroperoxide 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 können die in Galactolipiden veresterten Oxocarbonsäuren zu Dicarbonsäuren oxidiert werden. Hydroperoxide, die Vorläufer der Fettsäurefragmente, wurden in freier Form und in komplexen Lipiden verestert analysiert. Unter basalen Bedingungen liegt sowohl bei den freien, als auch bei den veresterten Hydroxyfettsäuren ein fast komplett Singulett Sauerstoff abhängiger 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-Hydroxyfettsäurespezies 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 Hydroxyfettsäuren in den Galactolipiden ändert sich kaum. Innerhalb der Triacylglycerole kommt es zu einem großen Anstieg der oxidierten Spezies (auf 12 bis 38 Mol-%). Die Oxidation und Fragmentierung der Fettsäuren in den Galactolipiden unter basalen Bedingungen und induziert durch die Pathogenbehandlung, stellen einen wichtigen biochemischen Prozess dar, auf dem PIM und AZA entstehen.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Einerseits werden anthropogene Störungen oft genannt, um erfolgreiche Invasionen von invasiven Organismen in ihren neuen Arealen zu erklären. Andererseits sind gängige Theorien pflanzlicher Invasionen häufig für ihren limitierten erklärenden und voraussagenden Wert kritisiert worden, hauptsächlich aus Gründen der ökologisch komplexen Zusammenhänge, die Invasionen zu Grunde liegen. Die ökologische Komplexität eines andauernden Invasionsprozesses zweier invasiver Brassicaceen berücksichtigend, wurde diese Studie durchgeführt, 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 Häufigkeit und die Dynamik der genannten Arten in spontanen Beständen stand daher im Zentrum dieser Arbeit. Ziel der Arbeit war es, auf der Basis des erlangten Verständnisses der funktionellen Ökologie der Kodominanzgesellschaften Vorhersagen zum gegenwärtig fortschreitenden Invasionsprozeß zu machen. Die Bestandsentwicklung (Wachstum und Fitneß) der zwei invasiven Arten wurde in Abhängigkeit unterschiedlicher Artenkombination, Etablierungsstadium und anthropogenem Störungsregime in experimenteller Vegetation untersucht. Diese Untersuchungen sind von unmittelbarer Bedeutung für das untersuchte System, weil eine möglichst 'naturgetreue' Artenvergesellschaftung an einem geeigneten Standort gewählt wurde. Darüber hinaus sollte durch die Dauer des Experiments (3 volle Vegetationsperioden) vermieden werden, daß es zu Fehleinschätzungen von Bestandsentwicklungsdynamiken kommt, die aus zu kurzen Beobachtungszeiträumen resultieren können und für prädiktive Aussagen bedeutungslos sind. Die dieser Arbeit zugrunde liegenden Fragen und Hypothesen waren: (?) Werden die invasiven relativ zu den indigenen Arten durch Störungsmanagements gefördert? Führt wiederholte Störung zu einer Verstärkung der Effekte über die Zeit? (!) Hypothese: Die invasiven können relativ zu den indigenen Arten unter dem Einfluß von Störungsmanagements profitieren, wobei die Unterschiede mit der Zeit stärker werden. (.)Die Hypothese wird durch die Ergebnisse bestätigt. Kumulative, durch wiederholte Störungen verursachte Effekte, fördern die Invasiven relativ zu den Indigenen. (?) Unterscheiden sich die unterschiedlichen Störungsregime in ihren Effekten voneinander? (!) Hypothese: Beide invasive Arten reagieren in ähnlicher Weise. Eine zunehmende Störungsintensität (P>M2>M1>K) verstärkt die Effekte. (.)Diese Hypothese wird durch die Ergebnisse teilweise bestätigt. Insgesamt gesehen werden die Invasiven durch eine zunehmende Intensität der Störung stärker gefördert. Allerdings unterscheiden sich die beiden Arten in ihrer Reaktion auf unterschiedliche Störungen erheblich. B. orientalis profitierte nur mäßig, sowohl von Mahd als auch von Bodenabtragung. R. austriaca dagegen wurde von Mahd eher beeinträchtigt 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 für 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 anfängliche Wachstumsraten juveniler Stadien aufweisen. (.) Auch diese Hypothese kann durch die Ergebnisse nur teilweise bestätigt werden. Ein Etablierungsvorsprung ist für die Invasiven nur zu Beginn der Bestandsentwicklung bedeutend. Darüber hinaus profitiert R. austriaca relativ stärker von der Regeneration aus adultem Pflanzenmaterial. Zurückzuführen 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 Störungsregime und Etablierungsstadien? (!) Hypothese: Ein Unterschied in der Reaktion wird erwartet, aber keine Veränderung der wesentlichen Muster. (.) Der Austausch einer Art (funktioneller Ökotyp) der fünf (sechs) vergesellschafteten Arten in experimenteller Vegetation hatte einen stärkeren Effekt auf die Ergebnisse als erwartet. Es zeigt sich, daß die An- oder Abwesenheit eines funktionellen Ökotyps dafür verantwortlich ist, ob die invasive Art in ihrer Bestandsentwicklung prosperiert oder beeinträchtigt wird. Zusammenfassend läßt sich sagen, daß die Invasiven schwache Konkurrenten sind, aber von anthropogener Störung opportun profitieren. Ihre Entwicklung in den weit verbreiteten 'Co-Dominanzgesellschaften', welche Betrachtungsgegenstand dieser Untersuchung waren, hängt eindeutig mit allen vier untersuchten Faktoren zusammen und ist von diesen abhängig: Artidentität, Art der Störung, Etablierungsstadium und Artkombination. Die Effekte dieser Faktoren interagieren in komplexer Art und Weise. Zieht man die gegenwärtige Art der Landnutzung in der Region in Betracht, muß davon ausgegangen werden, daß beide Arten in mäßig bis stark gestörten krautigen Gesellschaften mit ausreichender Nährstoffversorgung weiter zunehmen werden. Der Invasionserfolg von R. austriaca wird stärker von Bodenstörung und Bodentranslokation abhängen, während für B. orientalis zu erwarten ist, daß sie vor allem an gemähten Standorten mit nicht zu dichtem Bestand an Gräsern weiter expandieren wird.
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 extrazelluläre SUC beschrieben (Wahl et al., 2010).
ZmSUT1 ist in der Plasmamembran der Geleitzellen lokalisiert und dort für die Beladung des Phloems mit SUC aus dem Apoplasten zuständig. UmSrt1, für den eine Lokalisation in der Plasmamembran in Hefen gezeigt werden konnte, sorgt als „high affinity“ Transporter mit dem Import extrazellulärer SUC für die Kohlenhydratversorgung der pilzlichen Entwicklung und Ernährung (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-, Spannungsabhängigkeit, sowie auf die Substratspezifität 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 Affinitäten gegenüber SUC im millimolaren Bereich mit einer spannungsunabhängigen Transportaktivität bestätigt werden. Zudem konnte die Transportaktivität als stark H+-abhängig beschrieben werden (Carpaneto et al., 2005), deren Optimum nahe des physiologischen Bereichs des Apoplasten bestimmt werden konnte. Des Weiteren wurden Untersuchungen zur Substratspezifität angefertigt, die ZmSUT1 eindeutig eine Typ-II SUT Zugehörigkeit (Sivitz et al., 2005; Reinders et al., 2006; Sun et al., 2010) mit einem engen Substratspektrum belegen.
Für UmSrt1 dagegen wurde ein Transportverhalten als „high affinity/low capacity“ Transporter mit höheren Affinitäten gegenüber SUC im mikromolaren Bereich ermittelt (Wahl et al., 2010). Darüber hinaus beschreiben die Ergebnisse dieser Arbeit eine weitestgehend H+-unabhängige Transportaktivität in einem weiten pH-Wert Bereich. Im Profil der Substratspezifität zeigte sich neben SUC als primärem Substrat ein eher unspezifischer Transport weiterer Mono-, Di- und Trisaccharide. Die postulierte SUC-Spezifität von UmSrt1 (Wahl et al., 2010) konnte mit den vorliegenden Ergebnissen nicht bestätigt 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 extrazellulärer Glukose, die ein Signal in der pflanzlichen Pathogenabwehr darstellt (Herbers et al., 1996b; Ehness et al., 1997; Kocal et al., 2008). Somit scheint es für Ustillago maydis möglich zu sein, eine von der Wirtspflanze Zea mays weitestgehend „unbemerkte“ Aufnahme von Kohlenhydraten über einen breiten pH-Wert Bereich bewerkstelligen zu können. Die vielfach höheren Affinitäten gegenüber SUC und H+ verschaffen UmSrt1 im Konkurrenzkampf um die extrazelluläre SUC einen klaren Vorteil gegenüber 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 für seine eigene Ernährung 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 Aktivität von ZmSUT1 in Anwesenheit der Redox-aktiven Substanzen GSH, GSSG, H2O2 und DTT getestet. Der geringfügige Einfluss dieser Substanzen auf SUC-induzierte Ströme von ZmSUT1 deuten jedoch darauf hin, dass SUC-Transporter nicht ein direktes Ziel von Redox-Veränderungen darstellen.
Um die Struktur des pflanzlichen SUC-Transporters ZmSUT1 näher zu beleuchten und die an der Bindung von SUC involvierten Aminosäuren zu identifizieren, wurde auf der Basis der bereits bekannten Struktur von LacY aus E.coli, ebenfalls einem Vertreter der MFS, ein 3D-Modell für 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 ausgewählt, die in verwandten SUC-Transportern konserviert und in homolgen Positionen zu den in LacY bereits identifizierten AS vorliegen. In diesen ausgewählten Positionen wurden mittels gerichteter Mutagenese acht Mutanten generiert. Die elektrophysiologische Charakterisierung dieser ZmSUT1-Mutanten identifizierte zwei Mutanten, die in der SUC-/H+-Translokation gestört waren sowie zwei WT-ähnliche. Es konnten vier Mutanten mit erniedrigten Affinitäten gegenüber SUC identifiziert werden, von denen zwei zusätzlich Veränderungen in ihrer Substratspezifität aufweisen. Diese vier AS werden als mögliche Kandidaten angesehen, an der Bindung und/oder Translokation von SUC beteiligt zu sein.
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.
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 frühen Stadium der Infektion gehemmt. Um einen Einblick in die Regulationsmechanismen der Tomatenreaktion zu gewinnen, wurde eine Subtraktive Hybridisierung durchgeführt und es konnten 20 Gene identifiziert werden, deren Transkripte nach Cuscuta-Befall im Wirtsgewebe akkumulieren. Entsprechend ihrer möglichen 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 vollständig unbekannter Funktion. Einige der identifizierten mRNAs wurden durch Northern Analysen näher charakterisiert. Da eine der mRNAs eine mögliche Xyloglucanendotransglycosylase (XET) kodiert, wurde die XET-Aktivität 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 veränderte Kompatibilität.
Die Knochenhomöostase erfolgt durch das Zusammenspiel mehrerer Zelltypen. Während die Osteoblasten für den Knochenaufbau verantwortlich sind, resorbieren die Osteoklasten Knochengewebe. Beide Vorgänge werden durch die Osteozyten streng reguliert. Eine Störung im strikt regulierten Gleichgewicht zwischen Knochenabbau und Knochenaufbau kann daher zu Knochenkrankheiten wie Osteoporose führen. Auf molekularer Ebene erfolgt die Kommunikation zwischen den einzelnen Zelltypen über zwei wichtige Signalwege, den der „Bone Morphogenetic Protein“-Superfamilie (BMPs) und den der Wnt-Proteine. Die Signalübertragung wird hierbei durch sekretierte Faktoren induziert, die an Rezeptoren auf der Zelloberfläche binden. Deren Aktivierung führt zu einem intrazellulären Signal, welches letztlich die Expression von Zielgenen reguliert. Beide Signalwege werden auf mehreren Ebenen, extrazellulär, membranständig und intrazellulär reguliert. Das 2003 identifizierte Sclerostin ist ein Vertreter der extrazellulären Regulatorproteine und wurde aufgrund seiner Zugehörigkeit zur DAN-Familie zunächst fälschlicherweise 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“ gehören. Über 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 Aufklärung mittels NMR-Spektroskopie ergab für 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 ähneln zwei Fingern einer Hand. Die zweite Schleife, welche vom Cystinknoten isoliert in die entgegengesetzte Richtung verläuft („Loop“), ist wie die beiden langen N- und C-Termini flexibel und unstrukturiert. Die in Zusammenarbeit mit der Firma AbD-Serotec entstandenen Fab-Fragmente ermöglichten 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 für die Entwicklung von Kleinmolekülinhibitoren mittels rationalem Drugdesign genutzt werden, welche, wie auch der in Kooperation entwickelte die Sclerostinaktivität neutralisierende Antikörper AbD09097, hochinteressante Ansätze für neuartige anabole Therapien von Krankheiten mit Knochenschwund darstellen.
Transkriptionsfaktoren (TF) sind wichtige Regulatoren der Genexpression. In Arabidopsis kodieren ca. 1500-2000 Gene für TF, von denen die Mehrheit bis heute nicht funktionell charakterisiert ist. Um die Aufklärung der TF-Funktionen weiter voranzutreiben, werden daher Analyse-Plattformen für Hochdurchsatzverfahren immer wichtiger. In den letzten Jahren sind umfangreiche Gateway® -kompatible ORF (open-reading-frame)-Kollektionen für Arabidopsis aufgebaut worden, die nun als nützliche Ressourcen für genetische Analysen zur Verfügung 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 können. Ein Mikrotiterplatten-System für Protoplastentransformationen erlaubt die transiente Koexpression von 96 verschiedenen TF-Expressionsvektoren mit einem Promotor:Luciferase-Reporter der Wahl. Das Transaktivierungspotential jedes einzelnen TF kann über die Luciferaseaktivität bestimmt werden, indem emittierte Lumineszenz in einem Luminometer detektiert wird. Die Funktionalität 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 überprüft, wobei bekannte Bindungsspezifitäten der TF bestätigt werden konnten. Für das System wurde eine umfassende Arabidopsis TF-Kollektion aufgebaut. Ca. 950 verschiedene Gateway® -kompatible TF-Expressionsvektoren stehen für Screening-Ansätze zur Verfügung. Für das PTA-System wurden verschiedene Anwendungen etabliert. Neben transaktivierenden, konnten beispielsweise auch repressive Eigenschaften von TF bestimmt werden. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass es möglich 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 Signalmolekülen (wie z. B. Kinasen) auf ihre Aktivierungseigenschaften zu untersuchen. Das PTA-System wurde in verschiedenen Screening-Ansätzen 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 höheres 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 Sekundärmetaboliten (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 zusätzlichen 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-Überexpressions-Kollektion (AtTORF-EX) erweitert. Mit Hilfe des dafür entwickelten Hochdurchsatzverfahrens zur Generierung stabil transformierter Pflanzenlinien wurden neue Überexpressionssamen-Kollektionen hergestellt und anschließend in einem Screening-Ansatz auf erhöhte Toleranz gegenüber 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.
Oxylipine werden in der Pflanze unter Stressbedingungen gebildet. Die dafür notwendige Oxidation von Fettsäuren wird entweder nicht-enzymatisch über Radikale wie reaktive Sauerstoffspezies (ROS) oder enzymatisch über Lipoxygenasen katalysiert. Abhängig von der Position der Oxidation in der Fettsäure entstehen dabei C13- oder C9-Oxylipine. Sehr gut erforscht sind C13-Oxylipine wie Jasmonsäure (JA), die bei biotischem Stress und Verwundung gebildet werden und bei exogener Gabe das Wurzelwachstum von Arabidopsis thaliana hemmen. Die C9-Oxylipine wie 9-Hydroxyoktadekatriensäure (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 führen, 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 Überexpressions-Linien verschiedener Transkriptionsfaktoren, wurde hinsichtlich Wurzelwachstums auf dem Oxylipin 9-HOT analysiert. Die Gesamtheit der untersuchten Pflanzen enthielt 263 unabhängige 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 Überexpression die Wurzelwachstums-hemmende Wirkung von 9-HOT kompensiert. Es zeigte sich eine Häufung von Transkriptionsfaktoren der ERF- (ethylene responsive factor) Familie. Die verstärkte Expression der nahe verwandten Transkriptionsfaktoren ERF106 und ERF107 ermöglichte sowohl auf 9-HOT als auch auf 9-KOT ein längeres Wurzelwachstum im Vergleich zum Wildtyp. Die Genexpression von ERF106 und ERF107 wird durch Überflutung aktiviert. Durch Überflutung 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 Überflutung im normalen Tag / Nacht-Rhythmus kein signifikanter Unterschied im Überleben zwischen Col-0 und den Mutanten erf106, erf107 und erf106xerf107 nachweisbar. Zur Identifikation möglicher Ziel-Gene von ERF106 und ERF107 wurden Transkriptom-Analysen durchgeführt. Die Funktionsverlust-Mutanten erf106, erf107 und erf106xerf107 zeigten weder im Grundzustand noch nach 4 Stunden Überflutung Veränderungen 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 für Entgiftung und Stressabwehr sind. Ebenso wurden wichtige Biosynthese-Gene aus der Camalexin- und Glukosinolat-Synthese in den Funktionsgewinn-Mutanten verstärkt exprimiert. Des Weiteren konnte eine verringerte Expression von Genen beobachtet werden, die wichtig für 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 können, um so die Antwort auf C9-Oxylipine zu beeinflussen.
Stomata sind kleine Poren in der Blattoberfläche, die Pflanzen eine Anpassung ihres Wasserhaushalts an sich ändernde Umweltbedingungen ermöglichen. Die Öffnungsweite der Stomata wird durch den Turgordruck der Schließzellen bestimmt, der wiederum durch Ionenflüsse über die Membranen der Zelle reguliert wird. Ein Netzwerk von Signaltransduktionswegen sorgt dafür, dass Pflanzen die Stomabewegungen an die Umgebungsbedingungen anpassen können. Viele molekulare Komponenten dieser Signaltransduktionketten in Schließzellen von Angiospermen sind inzwischen bekannt und Calcium spielt darin als Signalmolekül eine wichtige Rolle. Weitgehend unbekannt sind dagegen die Mechanismen, die zur Erzeugung von transienten Erhöhungen der Calciumkonzentration führen. Auch die molekularen Grundlagen der Regulierung der Stomaweite in Nicht-Angiospermen-Arten sind bisher nur wenig verstanden. Um zur Aufklärung dieser Fragestellungen
beizutragen, wurden in dieser Arbeit Mechanismen zur Erhöhungen 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 Erhöhung der cytosolischen Calciumkonzentration in einzelnen Schließzellen von Nicotiana tabacum ausgelöst. Um die Dynamik der cytosolischen Calciumkonzentration dabei zeitlich und räumlich hoch aufgelöst zu visualisieren, wurde simultan zu den elektrophysiologischen Messungen ein
Spinning-Disc-System für konfokale Aufnahmen eingesetzt. Während der Applikation
hyperpolarisierender Spannungspulse wurde eine transiente Vergrößerung des cytosolischen Volumens beobachtet. Diese lässt sich durch einen osmotisch getriebenen Wasserfluss erklären, der durch die Veränderung der Ionenkonzentration im Cytosol verursacht wird. Diese wiederum wird durch die spannungsabhängige Aktivierung einwärtsgleichrichtender Kaliumkanäle 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 Erhöhung der freien cytosolischen Calciumkonzentration während der Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse durch zwei Mechanismen verursacht wird. Der erste Mechanismus ist die Aktivierung hyperpolarisationsaktivierter, calciumpermeabler Kanäle (HACCs) in der Plasmamembran, die schon 1998 von Grabov & Blatt beschrieben wurde. Zusätzlich zu diesem Mechanismus der Calciumfreisetzung, konnte ein zweiter bislang unbekannter Mechanismus aufgedeckt werden, bei dem Calcium aus intrazellulären Speichern in das Cytosol freigesetzt wird. Dieser Mechanismus hängt mit der oben beschriebenen Vergrößerung des cytosolischen Volumens zusammen und ist wahrscheinlich durch die Änderungen der mechanischen Spannung der Membran bzw. der Osmolarität innerhalb der Zelle bedingt. Diese könnten zu einer Aktivierung mechanosensitiver, calciumpermeabler Kanäle führen.
Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit den molekularen Grundlagen der Regulierung von Stomata in Nicht-Angiospermen. In Schließzellen von Polypodium vulgare konnten durch die Anwendung der TEVC-Technik ähnliche spannungsabhängige Ströme über die Plasmamembran gemessen werden wie in Angiospermen. Ebenso wurden durch die Applikation hyperpolarisierender Spannungspulse an Schließzellen von Polypodium und Asplenium Erhöhungen der cytosolischen Calciumkonzentration ausgelöst, die auf die Existenz spannungsabhängiger, calciumpermeabler Kanäle 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 Calciumhomöostase trotz symplastischer Verbindung in beiden Schließzellen unabhängig 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 durchgeführte ABA-Applikation mit dem Stomaschluss reagierten, wurde in Polypodium vulgare auf diese Weise kein Stomaschluss ausgelöst. Da die ABA-Antwort der Farnstomata aber auch von anderen Faktoren wie Wachstumsbedingungen abhängig ist (Hõrak et al., 2017), kann eine ABA-Responsivität in dieser Farnart trotzdem nicht vollkommen ausgeschlossen werden.
Die Freisetzung von Calcium aus intrazellulären Speichern, wie sie in dieser Arbeit gezeigt wurde, könnte eine wichtige Rolle bei der Regulierung der Stomaweite spielen. Zur Aufklärung dieser Fragestellung wäre die Identifizierung der Kanäle, die an der osmotisch/mechanisch induzierten Calciumfreisetzung aus internen Speichern beteiligt sind, von großem Interesse. Weiterführende Studien an Schließzellen von Farnen könnten die physiologische Bedeutung der aus Angiospermen bekannten Ionenkanäle für die Stomabewegungen in evolutionär älteren Landpflanzen aufklären und so maßgeblich zum Verständnis der Evolution der Regulierunsgmechanismen von Stomata beitragen. Außerdem stellt sich die Frage, welche Rolle die hier gezeigte symplastische Verbindung der Nachbarschließzellen durch Plasmodesmata für die Funktion der Stomata spielt.
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.
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.
Two isoforms of human CD23 (CD23a and CD23b) have been described. They differ by only 6-7 residues in the N-terminal cytoplasmic tail. CD23a is restrictively expressed on B-cells while CD23b is inducible on B-cells, as well as monocytes, eosinophils, macrophages and a variety of other cell types, after IL-4 stimulation. The two isoforms seems to have different functions. CD23a appears to be the isoform associated with endocytosis of IgE immune complexes and mediating antigen presentation on B-cells. CD23b has a phagocytosis motif and seems to be involved in the phagocytosis of IgE-coated particles, cytokine release and the generation of superoxides. Previous studies indicate that the two isoforms connect to different signal transduction pathways. Comparing the cells that express only one or both CD23 isoforms suggests that CD23b is involved in upregulating cAMP and iNOS, whereas CD23a mediates an increase in intracellular calcium. In the main part of the study we investigated how the CD23a B-cell specific expression is regulated. Pax-5 is a B-cell restricted transcription factor with an essential role in early and late B-cell development. Putative Pax-5 binding sites have been predicted in the CD23a proximal promoter. Analyses of the CD23a promoter revealed three putative Pax-5 binding sites with more than 50% homology to the consensus sequence. One of these sites, named CD23-1 can compete a high affinity Pax-5 binding site or can directly bind Pax-5 protein in electrophoretic mobility shift assays. Introducing mutations into this site abrogates the binding. A different approach, in which overlapping peptides covering the length of the CD23a promoter were tested in competition assays against a high affinity binding site, also revealed CD23-1 as the only site that directly binds Pax-5 protein. Expression of Pax-5 in 293 cells resulted in a 7-fold activation of a CD23a core promoter construct. Co-transfection together with STAT6 showed that Pax-5 cooperates with this transcription factor in enhancing the level of transcription of a CD23a extended promoter construct. Most importantly, ectopic expression of Pax-5 in the monocytic cell line U-937 that regularly expresses only the CD23b isoform enabled a significant CD23a expression after stimulation with IL-4 and PMA. Our results suggest that Pax-5 is a key regulator of the B-cell restricted expression of the CD23a isoform. In the second part of the project, we used a yeast two-hybrid system (CytoTrapTM from Stratagene) in order to look for cytoplasmic interaction partners for the CD23 receptor. The system was established in order to reach a high efficiency of transformation and different bait vector constructs were made. The screening was performed using a human spleen library cloned in the target vector of the system. The first bait constructs used (pSosCD23a and pSosCD23b) expressed the very short (22 amino acids) cytoplasmic tails of the isoforms at the C-terminal end of the fusion protein (human SOS). Improved bait constructs, (pSosCD23a+Linker and pSos CD23b+Linker) expressed the cytoplasmic tail of CD23a/b at the N-terminal side of the human SOS and had in consequence the N-terminal part free as a bait, as it occurs in vivo. A flexible linker region separated the fusion proteins in order to make the small amino acid bait chain more obvious. Approximately three million library clones were screened with these various constructs. No “true positive” interaction was detected. A relatively high number of “false positive” clones were obtained and checked in another two-hybrid system. A new bait construct, in which the tyrosine residue in the cytoplasmic tail of CD23a was replaced by a glutamic acid residue will be used for future screening. The system was also used in order to test the interaction between CD23 and p59fyn, a member of the Src family of protein kinases that was mentioned to associate with CD23a. No interaction was detected by using the CytoTrap two-hybrid system. In conclusion, the key result of the study demonstrates that Pax-5 is a main regulator of the B-cell specific expression of the CD23a isoform. In addition, a two-hybrid system was established and employed in order to look for cytoplasmic interaction partners for CD23.
Summary Background: In a previous study, nitrate reductase (NR, EC 1.6.6.1) from leaves of Ricinus communis L. showed different regulatory properties from most other higher plants NR's by an unusually strong Mg2+-sensitivity, a different pH-activity profile and only little ATP-dependent inactivation. The aim of this work was to elucidate the deviating properties of Ricinus NR in more details, from both molecular and physiological aspects. For that purpose, the NR gene from R. communis was cloned, expressed heterologously and characterized. Results: The deduced protein sequence showed that Ricinus NR shared high similarity with other NRs, apart from the N-terminal region. In the N-terminal region, the Ricinus NR possesses an acidic stretch which is conserved only in higher plants. Within the Moco-binding domain the Ricinus NR contained few amino acid residues which were unique in comparison with 17 plant NRs, including His103, Gln123, Val266 and Ala284 where other NRs possess asparagine, arginine, aspartate and praline. In the Dimer interface and Hinge 1 regions, the Ricinus NR also had some unique residues like Asn460 and Ala498 where other NRs have isoleucine and glycine instead. The Ricinus NR possesses an Arg482 which provides an additional predicted Trypsin cleavage site within 481KRHK484 (while most of plant-NRs possess KPHK). Additionally, the Ricinus NR contains a serine phosphorylation site (Ser-526) within the potential 14-3-3 binding motif 523KSVS*TP528, which is a common characteristic of nitrate reductases. In the C-Terminus of Ricinus NR a sequence 886CGPPP890 confirmed that Ricinus NR is a NADH-specific enzyme. Functional Ricinus NR protein was expressed in Pichia pastoris and compared with the features of Arabidopsis NR2 synthesized by the same expression system (AtNR2). The recombinant Ricinus NR (RcNR) itself was unresponsive to the incubation with MgATP, and so was AtNR2. As yeast extracts might lack factors required for NR regulation, desalted leaf extracts containing NR kinases and 14-3-3s were prepared from 4-day darkened (and therefore NR-free) leaves of Arabidopsis (ADL), spinach (SDL) and Ricinus (RDL), and added to the assay of RcNR and AtNR2 to check for ATP-dependent inactivation and Mg2+-sensitivity. When RcNR was combined with the NR-free extracts described above, it's unusually high Mg2+-sensitivity was restored only by incubation with RDL, but it remained unresponsive to ATP. In contrast, AtNR2 became inactive when incubated with the protein mixtures and ATP. It is obvious that one or some factors existing in RDL could interact with RcNR and therefore provide its high Mg2+-sensitivity. Interestingly, incubation of AtNR2 with different NR-free leaf extracts gave a significant activation of the enzyme activities, both in Mg2+ and EDTA, which were not observed in the case of RcNR. Moreover, using ammonium sulfate to fractionation the RDL revealed that about 0.2 mg of the protein factor(s) from 0-35% of ammonium sulfate precipitation was sufficient to provide the maximum inhibition of the RcNR. Conclusions: The insensitivity to ATP appears an inherent property of Ricinus NR, whereas the high Mg2+-sensitivity depends on one or several factors in Ricinus leaves. This as yet unknown factor(s) was boiling-sensitive and could be precipitated by ammonium sulfate. It appeared to interact specifically with recombinant Ricinus-NR to provide the Mg2+-sensitivity of the authentic leaf enzyme. Presumably, there is also a positive regulatory factor(s) for nitrate reductase existing in the leaves of higher plants.