Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in Arabidopsis thaliana (L.):
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adam_text | Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 4
1.1 Harnstoff und seine Bedeutung als Düngemittel 4
1.2 Stickstoffaufnahme in die Pflanze 6
1.3 Metabolismus von Harnstoff in verschiedenen Organismen 7
1.4 Harnstofftransport in verschiedenen Organismen 11
1.4.1 Harnstofftransport in Bakterien 11
1.4.2 Harnstofftransport in Hefen 12
1.4.3 Harnstofftransport in Algen 13
1.4.4 Harnstofftransport in höhere Pflanzen 15
2 Fragestellung 18
3 Entwicklung und Etablierung eines Systems für die 15N-Harnstoffaufnahme
in Arabidopsis thaliana 19
3.1 Einleitung 19
3.2 Material und Methoden 19
3.2.1 Anzucht 20
3.2.2 Samensterilisation 20
3.2.3 Nährmedium nach Murashige Skoog 20
3.2.4 Probenaufbereitung 21
3.2.5 RNA-Extraktion und Northem-Blot 21
3.2.6 Statistische Auswertung 22
3.2.7 Versuchsdurchführung 22
3.2.8 Versuchsaufbau 23
3.3 Ergebnisse 25
3.3.1 Zeitabhängige 15N-Harnstoff-Aufnahmeversuche zur Festlegung
eines Zettfensters 25
3.3.2 Einfluss verschiedener Urease-Inhibitoren auf die 15N-
Harnstoffaufnahme 31
3.4 Diskussion 34
3.4.1 Zeitabhängige15N-Harnstoff-Aufnahmeversuche zur Festlegung
eines Zeitfensters 34
3.4.2 Einfluss verschiedener Urease-Inhibitoren auf die 15N-
Harnstoffaufnahme 38
4 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in Wurzeln von
Arabidopsis thaliana 40
4.1 Einleitung 40
4.2 Material und Methoden 40
4.2.1 Versuchsaufbau 41
Inhaltsverzeichnis
4.3 Ergebnisse 42
4.3.1 Harnstoffwachstumsversuch unter sterilen Bedingungen 42
4.3.2 Konzentrationsabhängige Aufnahmeversuche zur Abgrenzung
der Beteiligung hoch- und niederaffinen Transportsysteme an 44
der Harnstoffaufnahme
4.3.3 Einfluss des pH-Wertes auf die Harnstoffaufnahme 49
4.4 Diskussion 51
4.4.1 Harnstoffwachstumsversuch unter sterilen Bedingungen 51
4.4.2 Konzentrationsabhängige Aufnahmeversuche zur Abgrenzung 53
der Beteiligung hoch- und niederaffinen Transportsysteme an
der Harnstoffaufnahme
4.4.3 Einfluss de pH-Wertes auf die Harnstoffaufnahme 56
5 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in Wurzeln von
afdurf-lnsertionslinien 58
5.1 Einleitung 58
5.2 Material und Methoden 58
5.2.1 DNA-Extraktion 58
5.2.2 Isolierung von aWur3-lnsertionslinien 59
5.2.3 Bonitur 59
5.2.4 Versuchsaufbau 60
5.3 Ergebnisse 61
5.3.1 Isolierung von afdur3-lnsertionslinien 61
5.3.2 Phänotypische Beschreibung der afdur3-lnsertionslinien 61
5.3.3 Genexpressionsanalyse der isolierten afcfur3-lnsertionslinien 62
5.3.4 Physiologische Charakterisierung der 15N-Harnstoffaufnahme in
Wurzeln der aWt/r3-lnsertionslinien 64
5.3.4.1 atdur3-1 64
5.3.4.2 atdur3-3 68
5.3.5 Einfluss von CCCP auf die 15N-Hamstoffaufnahme in die
Wurzeln der aWi/r3-3-lnsertionslinie 73
5.4 Diskussion 77
5.4.1 Isolierung von afafor3-lnsertionslinien und Charakterisierung
hinsichtlich der Genexpression und eines Phänotyps 77
5.4.2 Physiologische Charakterisierung der 15N-Hamstoffaufnahme in
Wurzeln der afcfur3-lnsertionslinien 79
Inhaltsverzeichnis
6 3 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in Wurzeln
einer UDl//?3-überexprimierenden Linie 84
6.1 Einleitung 84
6.2 Material und Methoden 84
6.2.1 Überexprimierung von AtDUR3 in Arabidopsis thaliana 84
6.2.2 Versuchsaufbau 86
6.3 Ergebnisse 87
6.3.1 Phänotypische Beschreibung einer 35S-AtDUR3-l
überexprimierenden Linie 87
6.3.2 Genexpressionsanalyse einer 35S-AtDUR3-J
überexprimierenden Linie 87
6.3.3 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in
Wurzeln einer 35S-AtDUR3-J überexprimierenden Linie 88
6.4 Diskussion 95
7 Zusammenfassende Diskussion 97
7.1 Vergleich hoch- und niederaffiner Transportsysteme für Harnstoff in 97
Arabidopsis thaliana mit denen aus anderen Organismen
7.2 Bedeutung von AtDUR3 bei der Harnstoffaufnahme im hoch- und 98
niederaffinen Bereich
7.3 Weitere Transportsysteme für Harnstoff in die Wurzeln von Arabidopsis 98
thaliana
7.4 Potential von AtDUR3 zur Steigerung der N-Effizienz in Nutzpflanzen 100
8 Zusammenfassung 102
8.1 Zusammenfassung 102
8.2 Summary 104
9 Appendix 106
9.1 Literaturverzeichnis 106
9.2 Danksagung 113
|
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 4
1.1 Harnstoff und seine Bedeutung als Düngemittel 4
1.2 Stickstoffaufnahme in die Pflanze 6
1.3 Metabolismus von Harnstoff in verschiedenen Organismen 7
1.4 Harnstofftransport in verschiedenen Organismen 11
1.4.1 Harnstofftransport in Bakterien 11
1.4.2 Harnstofftransport in Hefen 12
1.4.3 Harnstofftransport in Algen 13
1.4.4 Harnstofftransport in höhere Pflanzen 15
2 Fragestellung 18
3 Entwicklung und Etablierung eines Systems für die 15N-Harnstoffaufnahme
in Arabidopsis thaliana 19
3.1 Einleitung 19
3.2 Material und Methoden 19
3.2.1 Anzucht 20
3.2.2 Samensterilisation 20
3.2.3 Nährmedium nach Murashige Skoog 20
3.2.4 Probenaufbereitung 21
3.2.5 RNA-Extraktion und Northem-Blot 21
3.2.6 Statistische Auswertung 22
3.2.7 Versuchsdurchführung 22
3.2.8 Versuchsaufbau 23
3.3 Ergebnisse 25
3.3.1 Zeitabhängige 15N-Harnstoff-Aufnahmeversuche zur Festlegung
eines Zettfensters 25
3.3.2 Einfluss verschiedener Urease-Inhibitoren auf die 15N-
Harnstoffaufnahme 31
3.4 Diskussion 34
3.4.1 Zeitabhängige15N-Harnstoff-Aufnahmeversuche zur Festlegung
eines Zeitfensters 34
3.4.2 Einfluss verschiedener Urease-Inhibitoren auf die 15N-
Harnstoffaufnahme 38
4 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in Wurzeln von
Arabidopsis thaliana 40
4.1 Einleitung 40
4.2 Material und Methoden 40
4.2.1 Versuchsaufbau 41
Inhaltsverzeichnis
4.3 Ergebnisse 42
4.3.1 Harnstoffwachstumsversuch unter sterilen Bedingungen 42
4.3.2 Konzentrationsabhängige Aufnahmeversuche zur Abgrenzung
der Beteiligung hoch- und niederaffinen Transportsysteme an 44
der Harnstoffaufnahme
4.3.3 Einfluss des pH-Wertes auf die Harnstoffaufnahme 49
4.4 Diskussion 51
4.4.1 Harnstoffwachstumsversuch unter sterilen Bedingungen 51
4.4.2 Konzentrationsabhängige Aufnahmeversuche zur Abgrenzung 53
der Beteiligung hoch- und niederaffinen Transportsysteme an
der Harnstoffaufnahme
4.4.3 Einfluss de pH-Wertes auf die Harnstoffaufnahme 56
5 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in Wurzeln von
afdurf-lnsertionslinien 58
5.1 Einleitung 58
5.2 Material und Methoden 58
5.2.1 DNA-Extraktion 58
5.2.2 Isolierung von aWur3-lnsertionslinien 59
5.2.3 Bonitur 59
5.2.4 Versuchsaufbau 60
5.3 Ergebnisse 61
5.3.1 Isolierung von afdur3-lnsertionslinien 61
5.3.2 Phänotypische Beschreibung der afdur3-lnsertionslinien 61
5.3.3 Genexpressionsanalyse der isolierten afcfur3-lnsertionslinien 62
5.3.4 Physiologische Charakterisierung der 15N-Harnstoffaufnahme in
Wurzeln der aWt/r3-lnsertionslinien 64
5.3.4.1 atdur3-1 64
5.3.4.2 atdur3-3 68
5.3.5 Einfluss von CCCP auf die 15N-Hamstoffaufnahme in die
Wurzeln der aWi/r3-3-lnsertionslinie 73
5.4 Diskussion 77
5.4.1 Isolierung von afafor3-lnsertionslinien und Charakterisierung
hinsichtlich der Genexpression und eines Phänotyps 77
5.4.2 Physiologische Charakterisierung der 15N-Hamstoffaufnahme in
Wurzeln der afcfur3-lnsertionslinien 79
Inhaltsverzeichnis
6 3 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in Wurzeln
einer UDl//?3-überexprimierenden Linie 84
6.1 Einleitung 84
6.2 Material und Methoden 84
6.2.1 Überexprimierung von AtDUR3 in Arabidopsis thaliana 84
6.2.2 Versuchsaufbau 86
6.3 Ergebnisse 87
6.3.1 Phänotypische Beschreibung einer 35S-AtDUR3-l
überexprimierenden Linie 87
6.3.2 Genexpressionsanalyse einer 35S-AtDUR3-J
überexprimierenden Linie 87
6.3.3 Physiologische Charakterisierung der Harnstoffaufnahme in
Wurzeln einer 35S-AtDUR3-J überexprimierenden Linie 88
6.4 Diskussion 95
7 Zusammenfassende Diskussion 97
7.1 Vergleich hoch- und niederaffiner Transportsysteme für Harnstoff in 97
Arabidopsis thaliana mit denen aus anderen Organismen
7.2 Bedeutung von AtDUR3 bei der Harnstoffaufnahme im hoch- und 98
niederaffinen Bereich
7.3 Weitere Transportsysteme für Harnstoff in die Wurzeln von Arabidopsis 98
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7.4 Potential von AtDUR3 zur Steigerung der N-Effizienz in Nutzpflanzen 100
8 Zusammenfassung 102
8.1 Zusammenfassung 102
8.2 Summary 104
9 Appendix 106
9.1 Literaturverzeichnis 106
9.2 Danksagung 113 |
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