Zur Kälteakklimatisierung des Stoffwechsels bei Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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[2002]
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| adam_text | INAUGURAL-DISSERTATION ZUR ERLANGUNG DER DOKTORWUERDE DER
NATURWISSENSCHAFTLICH-MATHEMATISCHEN GESAMTFAKULTAET DER
RUPRECHT-KARLS-UNIVERSITAET HEIDELBERG VORGELEGT VON DIPLOM-BIOLOGE EIKE
HENTSCHEL AUS EINBECK TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG:. INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGEN 1 1 EINLEITUNG 4 1.1 DIE FUNKTION VERSCHIEDENER GENE BEI DER
KAELTEINDUZIERTEN SIGNALTRANSDUKTION UND KAELTEAKKLIMATISIERUNG 4 1.1.1
COR-GENE ! 4 1.1.2 ABSZISINSAEUREABHAENGIGE UND -UNABHAENGIGE
SIGNALTRANSDUKTION 5 1.1.3 WEITERE KOMPONENTEN DER SIGNALTRANSDUKTION 6
1.2 DIE FUNKTION VERSCHIEDENER SUBSTANZEN BEI DER KAELTEAKKLIMATISIERUNG
UND KAELTETOLERANZ : 6 1.2.1 LIPIDZUSAMMENSETZUNG UND FETTSAEUREN 6 1.2.2
PROLIN 7 1.2.3 GLYZINBETAIN 7 1.2.4 REAKTIVE SAUERSTOFFSPEZIES 8 1.2.5
LOESLICHE ZUCKER 8 1.3 DIE REGULATION DES KOHLENHYDRATSTOFFWECHSELS BEI
DER KAELTEAKKLIMATISIERUNG 8 1.3.1 KOHLENHYDRATSTOFFWECHSEL IN
KARTOFFELKNOLLEN 9 1.3.2 KOHLENHYDRATSTOFFWECHSEL IN BLAETTERN 10 1.3.3
REGULATION DER SACCHAROSEPHOSPHAT-SYNTHASE 11 1.4 ZIELSETZUNG 15 2
MATERIAL UND METHODEN 17 2.1 PFLANZENMATERIAL, -ANZUCHTBEDINGUNGEN UND
-ERNTE 17 2.1.1 PFLANZENMATERIAL 17 2.1.2 PFLANZENANZUCHTEN 19 2.1.3
PFLANZENERNTE 20 2.2 CHEMIKALIEN 20 2.3
SDS-POLYACRYLAMID-GELELEKTROPHORESE UND WESTERN BLOT-ANALYSE VON
PROTEINEN 20 2.3.1 HERSTELLUNG VON PROTEINEXTRAKTEN AUS GEWEBE 20 2.3.2
SDS-POLYACRYLAMID-GELELEKTROPHORESE 21 2.3.3 FAERBUNG VON PROTEINEN IN
POLYACRYLAMIDGELEN 21 2.3.4 PROTEINTRANSFER AUF PVDF-MEMBRANEN: WESTERN
BLOT UND IMMUNODETEKTION VON PROTEINEN 21 2.4 IMMUNOPRAEZIPITATION DER
SPS I 22 2.5 MALDI-TOF-MASSENSPEKTROMETRIE 23 2.5.1 IN-GEL-TRYPSINVERDAU
23 2.5.2 VORBEREITEN DER PROBEN FUER DIE MALDI-TOF-MASSENSPEKTROMETRIE 23
2.5.3 MASSENSPEKTROMETRIE MIT MALDI-TOF 24 2.6 BESTIMMUNG VON
ENZYMAKTIVITAETEN 25 2.6.1 ENZYMEXTRAKTION FUER DIE
SPS-AKTIVITAETSBESTIMMUNG 25 2.6.2 ENTSALZUNG DER ENZYMEXTRAKTE MIT
ZENTRIFUGATIONS-GELFILTRATION 26 2.6.3 BESTIMMUNG DER SPS-AKTIVITAET 26
2.6.4 BESTIMMUNG DER ZYTOSOLISCHEN FBPASE-AKTIVITAET 27 2.7 BESTIMMUNG
VON METABOLITEN 28 2.7.1 TRICHLORESSIGSAEURE/ETHER-EXTRAKTION FUER
KOHLENHYDRAT-, METABOLIT- UND NUKLEOTID- BESTIMMUNGEN 28 2.7.2
OPTISCH-ENZYMATISCHE BESTIMMUNG DER METABOLITE 28 2.7.3 HEXOSEPHOSPHATE
29 2.7.4 UDP-GLUKOSE ; 29 2.7.5 ANORGANISCHES PYROPHOSPHAT (PP A ) 30
2.7.6 3-PHOSPHOGLYZERINSAEURE 30 2.7.7 TRIOSEPHOSPHATE
(DIHYDROXYAZETONPHOSPHAT UND GLYZERINALDEHYD-3-PHOSPHAT) UND
FRUKTOSE-1,6-BISPHOSPHAT 30 2.7.8 BESTIMMUNG DER NUKLEOTIDE UTP, ATP,
GTP, UDP, ADP UND GDP MIT HPLC 31 2.8 BESTIMMUNG DER NICHT-STRUKTURELLEN
KOHLENHYDRATE 31 2.8.1 ETHANOLISCHE EXTRAKTION 31 2.8.2
OPTISCH-ENZYMATISCHE BESTIMMUNG DER KOHLENHYDRATE 32 2.8.3 GLUKOSE,
FRUKTOSE UND SACCHAROSE 32 2.8.4 STAERKE 32 2.9 WEITERE BESTIMMUNGEN 33
2.9.1 PROTEIN 33 2.9.2 CHLOROPHYLL 33 3 ERGEBNISSE 34 3.1 BIPCHEMISCHER
ANSATZ ZUR UNTERSUCHUNG DES MECHANISMUS DER KAELTEINDUZIERTEN SCHNELLEN
AKTIVIERUNG UND ZUNAHME DER 1B-LSOFORM DER SPS 34 3.1.1 EINFUEHRUNG:. 34
3.1.2 INKUBATION VON ENZYMEXTRAKTEN AUS KAELTEBEHANDELTEN BLAETTERN MIT
PROTEINPHOSPHA- TASEINHIBITOREN 35 3.1.3 MASSENSPEKTROMETRISCHE
UNTERSUCHUNGEN 37 3.2 MOLEKULARGENETISCHER ANSATZ ZUR UNTERSUCHUNG DER
FUNKTION UND DES MECHANIS- MUS DER KAELTEINDUZIERTEN SCHNELLEN
AKTIVIERUNG UND ZUNAHME DER 1B-LSOFORM DER SPS SOWIE DER
ZUCKERAKKUMULATION UND ERHOEHUNG DES BLATTPROTEINGEHALTES IN ARABIDOPSIS
THALIANA 44 3.2.1 EINFUEHRUNG 44 3.2.2 VERSUCHE MIT WILDTYPPFLANZEN ZUR
EVALUIERUNG DER SCREEN/NG-BEDINGUNGEN 46 3.2.3 SCREENING EINER
KOLLEKTION KAELTESENSITIVER MUTANTEN MIT SICHTBAREN DEFEKTEN BEI *
TEMPERATUREN VON 4 C 48 3.2.3.1 SCREEN/NG-EXPERIMENTE ZUR
KAELTEINDUZIERTEN SCHNELLEN ZUNAHME DER SPS-1B- ISOFORM | 48 3.2.3.2
AUSWIRKUNGEN VERSCHIEDENER NIEDRIGER TEMPERATUREN AUF DIE AKTIVIERUNG
UND ZUNAHME DER 1B-LSOFORM DER SPS BEI DEN MUTANTEN TOK29 UND TOK38 53
3.2.3.3 AUSWIRKUNGEN UNTERSCHIEDLICH LANGER KAELTEBEHANDLUNGEN AUF DIE
AKTIVIERUNG UND ZUNAHME DER 1B-LSOFORM DER SPS BEI DEN MUTANTEN TOK29
UND TOK38 58 3.2.3.4 AUSWIRKUNGEN VON WASSERSTRESS UND
PHOSPHATSEQUESTRIERUNG AUF DIE AKTIVIERUNG UND ZUNAHME DER 1B-LSOFORM
DER SPS DER MUTANTEN TOK29 UND TOK38 60 3.2.3.5 SCREERANG-EXPERIMENTE
ZUR KAELTEINDUZIERTEN ERHOEHUNG DES BLATTPROTEINGEHALTES 65 3.2.4
SCREENING EINER AUSWAHL VON MUTAGENISIERTEN TRANSFORMANTEN MIT
VERRINGERTER EX- PRESSION EINES /?D2AE4-PROMOTOR-LUZIFERASEGEN-KONSTRUKTS
BEI NIEDRIGEN TEMPERA- TUREN ODER WASSERSTRELI SOWIE BEI EXOGENER
EINWIRKUNG VON ABSZISINSAEURE 70 3.2.5 SCREENING EINER KOLLEKTION
VERSCHIEDENER OEKOTYPEN 72 3.2.6 ZUSAMMENFASSUNG 74 3.3 UNTERSUCHUNG DER
FAD1- UND FAC/2-MUTANTEN SOWIE VERSCHIEDENER OEKOTYPEN AUF
WACHSTUMSUNTERSCHIEDE BEI NIEDRIGEN TEMPERATUREN 75 3.3.1 EINFUEHRUNG 75
3.3.2 WURZELWACHSTUM UND KOHLENHYDRATGEHALTE DER FAD1- UND FAD2-MUTANTEN
BEI NIEDRI- GEN TEMPERATUREN 75 3.3.3 WURZELWACHSTUM VERSCHIEDENER
OEKOTYPEN BEI NIEDRIGEN TEMPERATUREN 80 3.4 UNTERSUCHUNG VON ARABIDOPSIS
F/IA/IANA-TRANSFORMANTEN MIT REDUZIERTER EXPRES- SION DER
SACCHAROSEPHOSPHAT-SYNTHASE ODER ZYTOSOLISCHEN FRUKTOSE-1,6-BISPHOS-
PHATASE 84 3.4.1 EINFUEHRUNG 84 3.4.2 KOHLENHYDRATGEHALTE UNTER
VERSCHIEDENEN ANZUCHTBEDINGUNGEN BEI 23 C 85 3.4.3
BLATTMETABOLITGEHALTE UNTER VERSCHIEDENEN ANZUCHTBEDINGUNGEN BEI 23 C
101 3.4.4 BLATTPROTEINGEHALTE UNTER VERSCHIEDENEN ANZUCHTBEDINGUNGEN BEI
23 C 105 3.4.5 WACHSTUM UNTER VERSCHIEDENEN ANZUCHTBEDINGUNGEN BEI 23
C 107 3.4.6 BLATTKOHLENHYDRATGEHALTE DER SPS-ARRF/SENSE-TRANSFORMANTEN
BEI 4 C 110 4 DISKUSSION 113 4.1 IN A. THAFR ANA-WILDTYPPFLANZEN FINDET
BEI KAELTE, WASSERSTRESS UND PHOSPHAT- SEQUESTRIERUNG EINE AKTIVIERUNG UND
ZUNAHME DER 1B-LSOFORM DER SACCHAROSE- PHOSPHAT-SYNTHASE STATT, IN DEN
MUTANTEN TOK29 UND TOK38 DAGEGEN NICHT 113 4.1.1 ZUSAMMENFASSUNG DER
BISHERIGEN UNTERSUCHUNGEN ZUR POSTTRANSLATIONALEN REGU- LATION DER SPS
113 4.1.2 PHYSIOLOGISCHE BEDEUTUNG DER VORLIEGENDEN UNTERSUCHUNGEN ZUR
POSTTRANSLATIO- NALEN REGULATION DER SPS 115 4.1.3 RUECKSCHLUESSE AUF EINE
MOEGLICHE KAELTEREGULIERTE PHOSPHORYLIERUNGSSTELLE 117 4.1.4 AUSBLICK 118
4.2 STRATEGIEN, DIE AUF DEM SCREENING WEITERER VORSELEKTIERTER
PFLANZENKOLLEKTIONEN MIT HILFE PHYSIOLOGISCHER PARAMETER BERUHTEN, WAREN
TEILWEISE ERFOLGREICH 119 4.2.1 SCREENING EINER MUTANTENKOLLEKTION MIT
DEFEKTEN BEI DER EXPRESSION KAELTE-, WASSER- STRESS- UND ABA-INDUZIERTER
GENE AUF VERAENDERUNGEN BEI DER KAELTEINDUZIERTEN SCHNELLEN ZUNAHME DER
SPS-1B-LSOFORM UND MITTELFRISTIGEN ZUCKERAKKUMULATION 119 4.2.2
SCREENING EINER KOLLEKTION VERSCHIEDENER OEKOTYPEN AUF VERAENDERUNGEN BEI
DER KAELTEINDUZIERTEN SCHNELLEN ZUNAHME DER SPS-1B-LSOFORM UND
MITTELFRISTIGEN ZUCKERAKKUMULATION 121 4.2.3 SCREENING EINER KOLLEKTION
KAELTESENSITIVER MUTANTEN MIT SICHTBAREN DEFEKTEN BEI TEMPERATUREN VON 4
C AUF UNVERAENDERTE BLATTPROTEINGEHALTE 121 4.3 DIE STRATEGIE, MIT HILFE
DES WACHSTUMS VARIABILITAETEN INNERHALB EINES BESTANDES GENETISCH
VERSCHIEDENER PFLANZEN BEI DER ANPASSUNG AN NIEDRIGE TEMPERATUREN ZU
IDENTIFIZIEREN, WAR ERFOLGREICH I 122 4.4 BEEINTRAECHTIGUNGEN DER
PHOTOSYNTHESE UND DES LANGSTRECKENTRANSPORTS SIND NICHT DIE URSACHE FUER
DIE WACHSTUMSSTOERUNG DER FAD2-MUTANTE BEI 4 C 124 4.5 REDUZIERTE
AKTIVITAETEN DER SPS ODER CFBPASE BEWIRKTEN IN A. THALIANA-TRANSFOR-
MANTEN UNTER VERSCHIEDENEN ANBAUBEDINGUNGEN BEI 23 C IN DER REGEL
UNVER- AENDERTE ODER ERHOEHTE STAERKEGEHALTE UND KEINE VERAENDERUNGEN DER
PROTEINGEHALTE, WAEHREND REDUZIERTE AKTIVITAETEN DER SPS ZU EINER
VERRINGERUNG DER ZUCKERAKKUMU- LATION BEI 4 C FUEHRTEN 126 4.5.1
KOHLENHYDRATSTATUS UND METABOLITGEHALTE DER TRANSFORMANTEN BEI 23 C 126
4.5.2 BLATTPROTEINGEHAJTE DER TRANSFORMANTEN BEI 23 C 128 4.5.3
WACHSTUM DER TRANSFORMANTEN BEI 23 C 129 4.5.4 KOHLENHYDRATSTATUS DER
SPS-^NF/SENSE-TRANSFORMANTEN BEI 4 C 129 4.6 HAUPTSCHLUSSFOLGERUNGEN 131
5 ZUSAMMENFASSUNG 133 6 LITERATURVERZEICHNIS 134 ERKLAERUNG DANKSAGUNG
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