Charakterisierung der Photosynthese in an extreme Standorte angepassten Arabidopsis-thaliana-Ökotypen und in ribosomalen Tabakmutanten:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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2013
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INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 ALLGEMEINE ASPEKTE DER PHOTOSYNTHESE 1
1.1.1 CHLOROPLASTEN ALS ORTE DER PHOTOSYNTHESE 1
1.1.2 LINEARER ELEKTRONENTRANSPORT 2
1.2 AKKLIMATISIERUNGSMECHANISMEN IN PFLANZEN 5
1.2.1 STRESSANTWORT UND ANTHOCYAN ALS STRESSINDIKATOR 5
1.3 ANPASSUNG AN DIE TEMPERATUR 7
1.4 ANPASSUNGEN AN UNTERSCHIEDLICHE LICHTBEDINGUNGEN 8
1.4.1 SCHNELLE ANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESEAPPARATES AN DEN UM
WELTFAKTOR LICHT 8
FLUORESZENZ UND FLUORESZENZLOESCHUNG ALS MARKER FUER DIE PHO
TOSYNTHESE 9
STATE TRANSITIONS 10
1.4.2 LANGSAME AKKLIMATISIERUNG DES PHOTOSYNTHESEAPPARATES AN
DEN UMWELTFAKTOR LICHT 11
1.5 KONTROLLE DES ELEKTRONENFLUSSES 12
1.6 REGULATION DER ASSEMBLIERUNG DER PHOTOSYNTHESEKOMPLEXE 13
1.6.1 TRANSKRIPTION UND TRANSLATION IN CHLOROPLASTEN 14
1.6.2 DAS PLASTIDAERE RIBOSOM 15
1.7 MOLEKULARBIOLOGISCHE METHODEN ZUR FUNKTIONSANALYSE VON GENEN . . 17
1.8 DIE ACKERSCHMALWAND ALS MODELLPFLANZE 18
1.8.1 BIOGEOGRAFIE UND ANPASSUNGSFAEHIGKEIT VON ARABIDOPSIS .... 18
1.9 ZIELSETZUNG DER DISSERTATION 22
1.9.1 PROJEKT I: UMWELTANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES VON
AN EXTREME STANDORTE ANGEPASSTE ARABIDOPSIS THALIANA OEKOTYPEN 22
1.9.2 PROJEKT II: FUNKTIONELLE CHARAKTERISIERUNG DER PHOTOSYNTHESE
IN RIBOSOMMANGEL-MUTANTEN 23
2 MATERIALIEN UND METHODEN 24
2.1 GERAETE UND SUBSTANZEN 24
2.2 PFLANZENMATERIAL 27
2.2.1 ARABIDOPSIS AKZESSIONEN 27
2.2.2 RIBOSOMENMANGEL-MUTANTEN 29
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IMAGE 2
INHALTS VERZEICHNIS
2.3 MESSUNGEN AN INTAKTEM BLATTGEWEBE 31
2.3.1 BESTIMMUNG DES PLASTOCYANIN- ZU P 70 O-GEHALTES 31
2.3.2 ABSORPTIONSSPEKTRUM 32
2.3.3 MESSUNG DES ELEKTROCHROMEN EFFEKTES 33
2.3.4 AUFNAHME DER FLUORESZENZ-LICHTSAETTIGUNGSKURVE 33
2.4 IN VITRO MESSUNGEN 34
2.4.1 THYLAKOIDISOLATION 34
2.4.2 BESTIMMUNG DER CHLOROPHYLLKONZENTRATION 35
2.4.3 CHI A-FLUORESZENZMESSUNG BEI 77 K 35
2.4.4 QUANTIFIZIERUNG DES CYTOCHROM-BEF-KOMPLEXES UND DES PHO
TOSYSTEM II 36
2.4.5 BESTIMMUNG VON PHOTOSYSTEM I 37
2.4.6 BESTIMMUNG DES ANTHOCYANGEHALTES 38
2.5 BESTIMMUNG DER TROCKENMASSE PRO BLATTFLAECHE 38
2.6 QUANTIFIZIERUNG DER BIOMASSE 39
2.7 PROTEINGELELEKTROPHORESE UND IMMUNOBLOTS 39
2.8 STATISTIK 40
3 ERGEBNISSE 41
3.1 PROJEKT I: UMWELTANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES VON AN
EXTREME STANDORTE ANGEPASSTEN ARABIDOPSIS THALIANA OEKOTYPEN ... 41
3.1.1 PHAENOTYPEN DER AKZESSIONEN 43
3.1.2 BIOMASSEBESTIMMUNGEN 45
3.1.3 CHLOROPHYLL A-FLUORESZENZMESSUNGEN 46
MAXIMALE QUANTENEFFIZENZ VOM PS II (F V /F M ) 46
REDOXSTATUS DER PS IL-AKZEPTORSEITE UND NICHT-PHOTOCHEMISCHES
QUENCHING 46
77 K-FLUORESZENZSPEKTRUM 48
3.1.4 CHLOROPHYLLGEHALTE UND CHLOROPHYLL A/B-VERHAELTNISSE 49
3.1.5 GEHALTE DER LHC-PROTEINE 50
3.1.6 ANTHOCYANGEHALT 51
TROCKENMASSE PRO BLATTFLAECHE 52
3.1.7 KOMPONENTEN DES LINEAREN ELEKTRONENTRANSPORTES BEZOGEN AUF
DEN CHLOROPHYLL-GEHALT 52
GEHALTE DES PHOTOSYSTEMS II 53
GEHALTE DES CYTOCHROM B 6 F-KOMPLEXES 54
GEHALT DES PLASTOCYANINS 55
GEHALT DES PHOTOSYSTEMS I 56
3.1.8 DIE ATP-SYNTHASE-GEHALTE 56
II
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
3.1.9 GEHALTE DER KOMPONENTEN DES LET BEZOGEN AUF DIE BLATTFLAE
CHE 58
GEHALT DES PHOTOSYSTEMS II 58
GEHALTE DES CYTOCHROM B 6 F-KOMPLEXES 58
GEHALT DES PLASTOCYANINS 58
GEHALT DES PHOTOSYSTEMS I 59
3.1.10 ELEKTRONENTRANSPORTKAPAZITAET 60
3.1.11 PHOTOSYNTHETISCHE FLUSSKONTROLLE 62
3.1.12 KORRELATION DER KOMPONENTEN DES LET 62
3.1.13 UNABHAENGIGE KOMPONENTENANALYSE (ICA) 62
3.2 PROJEKT II: FUNKTIONELLE CHARAKTERISIERUNG DER PHOTOSYNTHESE IN
RIBOSOM- MANGEL-MUTANTEN 68
3.2.1 PHAENOTYPEN DER RIBOSOMMANGEL-MUTANTEN 68
3.2.2 DAS ABSORPTIONSSPEKTRUM 69
3.2.3 CHI A-FLUORESZENZMESSUNGEN 69
GRUNDFLUORESZENZ UND F V /F M 69
REDOXSTATUS DER PS IL-AKZEPTORSEITE UND NICHT-PHOTOCHEMISCHES
QUENCHING 71
77 K-CHL A-FLUORESZENZEMISSIONSSPEKTRUM 73
3.2.4 CHLOROPHYLLGEHALTE UND CHLOROPHYLL A/B-VERHAELTNISSE 73
3.2.5 KOMPONENTEN DES LINEAREN ELEKTRONENTRANSPORTES BEZOGEN AUF
DEN CHLOROPHYLLGEHALT 75
3.2.6 KOMPONENTEN DES LINEAREN ELEKTRONENTRANSPORTES AUF BLATTFLAE
CHENBASIS 76
4 DISKUSSION 78
4.1 PROJEKT I: UMWELTANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES VON AN
EXTREME STANDORTE ANGEPASSTEN ARABIDOPSIS THALIANA OEKOTYPEN ... 78
4.1.1 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 79
4.1.2 ANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES AN HOEHERE ANZUCHT
LICHTINTENSITAETEN 80
GENERELLE ANPASSUNG DER STOECHIOMETRIEN DER PHOTOSYNTHESE
KOMPONENTEN 81
VERRINGERUNG DES LICHTDRUCKES AUF DIE ELEKTRONENTRANSPORTKETTE 82
4.1.3 ANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES AN NIEDRIGERE AN
ZUCHTTEMPERATUREN 84
GENERELLE ANPASSUNG DER STOECHIOMETRIEN DER PHOTOSYNTHESE
KOMPONENTEN 84
VERRINGERUNG DES LICHTDRUCKES AUF DIE ELEKTRONENTRANSPORTKETTE 85
III
IMAGE 4
INHALTS VERZEICHNIS
4.1.4 ANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES AN LAENGERE PHO
TOPERIODEN 86
4.1.5 KONTROLLE DES ELEKTRONENFLUSSES 87
4.1.6 UNTERSCHIEDE IN DER ANPASSUNGSFAEHIGKEIT DES PHOTOSYNTHESE-
APPARATES VERSCHIEDENER AKZESSIONEN 89
UNTERSCHIEDE IN DER ANPASSUNGSFAEHIGKEIT BEI DER STARKLICHTAN
ZUCHT 91
DIE KOMPONENTEN UND IHRE ABHAENGIGKEITEN VON UMWELTFAKTOREN 92
4.1.7 UEBERTRAGBARKEIT VON LABORUNTERSUCHUNGEN AUF NATUERLICHE HABITATE 93
4.1.8 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 95
4.2 PROJEKT II: FUNKTIONELLE CHARAKTERISIERUNG DER PHOTOSYNTHESE IN
RIBOSOM- MANGEL-MUTANTEN 97
4.2.1 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE 97
4.2.2 ZUSAMMENSETZUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES IN
RIBOSOMMANGEL-MUTANTEN 98
4.2.3 UNTERSCHIEDE ZWISCHEN DEN BLATTGENERATIONEN 99
4.2.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 100
5 ZUSAMMENFASSUNG 102
5.1 I. UMWELTANPASSUNG DES PHOTOSYNTHESE-APPARATES VON AN EXTREME
STANDORTE ANGEPASSTEN ARABIDOPSIS THALIANA OEKOTYPEN 102
5.2 II. FUNKTIONELLE CHARAKTERISIERUNG DER PHOTOSYNTHESE IN
RIBOSOMMANGELMUTANTEN 103
DANKSAGUNG 104
SELBSTSTAENDIGKEITSERKLAERUNG 106
LEBENSLAUF 107
A ANHANG 110
IV
|
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