@phdthesis{Scheidig2006,
  author    = {Scheidig, Andreas},
  title     = {Molekulare Untersuchungen zum St{\"a}rkeabbau in vegetativen Pflanzenteilen},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-11857},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {In der vorliegenden Arbeit wurden cDNAs, kodierend f{\"u}r bisher unbekannte st{\"a}rkeabbauende Enzyme, aus Kartoffel isoliert und funktionell analysiert. Die Isolation der cDNAs erfolgte mit Hilfe eines Systems, welches sich der funktionellen Expression von cDNA-Bibliotheken in E. coli bediente. Die mit diesem System zur Expression gebrachten cDNA-Bibliotheken wurden im Rahmen dieser Arbeit hergestellt. Zum einen handelte es sich um eine blattspezifische Phagen-cDNA-Bibliothek (Proben wurden w{\"a}hrend des Tag/Nacht {\"U}bergangs genommen), zum anderen um eine knollenspezifische cDNA-Bibliothek aus kaltgelagerten Knollen. Nach der {\"U}berf{\"u}hrung der Phagen-Bibliotheken in Plasmid-Bibliotheken wurden diese funktionell in dem E. coli Stamm KV832 exprimiert. Der Stamm KV832 wurde aufgrund seiner F{\"a}higkeit, lineare Glucane zu akkumulieren, ausgew{\"a}hlt. Werden Glucan akkumulierende KV832 Kolonien mit Jod bedampft, so zeigen diese eine typische Blauf{\"a}rbung. Nach der Expression der Plasmid-Bibliotheken in KV832 wurden solche Kolonien weiter untersucht, welche in ihrer F{\"a}rbung von den blauen Kolonien abwichen. Mittels eines zweiten E. coli Stamms, PGM -, welcher ebenfalls in der Lage ist, lineare Glucane zu akkumulieren, wurden die Ergebnisse f{\"u}r KV832 best{\"a}tigt. Die funktionelle Expression der Bibliotheken f{\"u}hrte zur Isolation einer Reihe von unbekannten cDNAs. Zwei dieser cDNAs wurden im Rahmen dieser Arbeit weiterf{\"u}hrend untersucht. Zum einen handelte es sich um eine cDNA, die f{\"u}r eine bis dahin unbekannte β-Amylase aus Kartoffel kodierte und deren Homolog aus Arabidopsis (CT-BMY) im Laufe dieser Arbeit von Lao et al. (1999) ver{\"o}ffentlicht wurde, zum anderen um eine cDNA, die f{\"u}r ein unbekanntes Enzym kodierte (DSD10). Das Arabidopsis Homolog zu DSD10 wurde im Zuge der Arabidopsis Genominitiative Ende 2000 publiziert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass die isolierte β-Amylase cDNA f{\"u}r eine funktionelle β-Amylase kodiert und dieses Enzym in der Lage ist, neben l{\"o}slicher auch rohe St{\"a}rke anzugreifen. Lokalisationsexperimente zeigten, dass das Enzym in isolierte Erbsenchloroplasten importiert wurde und dass die 100 N-terminalen Aminos{\"a}uren f{\"u}r den Import in die Plastiden ausreichten. Die β-Amylase wurde als PCT-BMYI bezeichnet. Die »antisense«-Inhibierung von PCT-BMYI f{\"u}hrte zu einem Hochst{\"a}rke-Ph{\"a}notyp der Bl{\"a}tter, sowie zu einem Anstieg der Trockenmasse. Der Hochst{\"a}rke-Ph{\"a}notyp ist auf eine Reduktion der St{\"a}rkemobilisierung und die daraus folgende Akkumulation der St{\"a}rke w{\"a}hrend der Vegetationsperiode zur{\"u}ckzuf{\"u}hren. Damit konnte erstmals die physiologische Bedeutung einer β-Amylase f{\"u}r den Abbau der transitorischen St{\"a}rke gezeigt werden. Kein Einfluss zeigte die »antisense« Inhibierung von PCT-BMYI auf den k{\"a}lteinduzierten Abbau der Speicherst{\"a}rke in Knollen. Es konnte auch kein Unterschied im Keimverhalten oder der Entwicklung der neuen Pflanze beobachtet werden. Ein Teil der Ergebnisse zu PCT-BMYI wurde bereits publiziert (Scheidig et al., 2002). Die isolierten cDNAs dsd10, sgeI (die Volll{\"a}ngen cDNA zu dsd10) und das Arabidopsis Homolog asgeI kodieren f{\"u}r Enzyme, welche α-Amylase-Aktivit{\"a}t besitzen, aber keine Homologie zu bekannten α-Amylasen aufweisen. Ein m{\"o}gliches Glucoamylase Motiv erwies sich f{\"u}r die Aktivit{\"a}t des Proteins als essentiell. Lokalisationsexperimente deuteten auf den Import des SGEI Proteins in isolierte Erbsenchloroplasten hin. Die »antisense«-Inhibierung von sgeI f{\"u}hrte in den entsprechenden Linien zu einem Hochst{\"a}rke-Ph{\"a}notyp in Bl{\"a}ttern, einem Anstieg der Trockenmasse in Bl{\"a}ttern, sowie zu gr{\"o}ßeren St{\"a}rkek{\"o}rnern in einer der untersuchten Linien. Ein nicht erwarteter Effekt zeigte sich in Bl{\"a}ttern der entsprechenden Linien, welche f{\"u}r l{\"a}ngere Zeit dunkel gehalten wurden. Die Bl{\"a}tter der untransformierten Kontrolle waren abgestorben, wohingegen die Bl{\"a}tter der SGEI »antisense« Linien gr{\"u}n und vital erschienen. Die α- und β-Amylase-Aktivit{\"a}t war in Bl{\"a}ttern der SGEI »antisense« Linien reduziert, weshalb eine genaue Zuordnung der Funktion von SGEI nicht m{\"o}glich war. Die vorliegenden Ergebnisse zu den SGEI »antisense« Linien deuten aber darauf hin, dass der beobachtete Hochst{\"a}rke-Ph{\"a}notyp nicht alleine auf die Reduktion der β-Amylase-Aktivit{\"a}t zur{\"u}ckzuf{\"u}hren ist. Ein Einfluss von SGEI auf den k{\"a}lteinduzierten Abbau der Speicherst{\"a}rke konnte nicht beobachtet werden. Es konnte auch hier kein Unterschied im Keimverhalten oder der Entwicklung der neuen Pflanze beobachtet werden.},
  subject      = {Screening},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Junker2004,
  author    = {Junker, Bj{\"o}rn H.},
  title     = {Sucrose breakdown in the potato tuber},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-0001673},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2004},
  abstract  = {In dieser Arbeit wurden verschiedene Ans{\"a}tze verfolgt, um das Verst{\"a}ndnis des Saccharose-zu-St{\"a}rke Stoffwechselweges in sich entwickelnden Kartoffelknollen zu untersuchen. Zun{\"a}chst wurde ein induzierbares Genexpressions-System aus dem Schimmelpilz Aspergillus nidulans f{\"u}r die Untersuchung des Metabolismus von Kartoffelknollen optimiert. Es wurde herausgefunden, dass dieses sogenannte alc system schneller auf Acetaldehyd reagiert als auf Ethanol, und dass Acetaldehyd weniger Seiteneffekte auf den Metabolismus hat. Die optimalen Induktionsbedingungen wurden dann benutzt um die Effekte einer zeitlich kontrollierten zytosolischen Expression einer Hefe-Invertase auf den Metabolismus der Kartoffelknolle zu untersuchen. Die beobachteten Unterschiede zwischen induzierter und konstitutiver Expression der Invertase f{\"u}hrten zu der Feststellung, dass die Glycolyse erst induziert wird nachdem ein ATP-Mangel durch erh{\"o}htes Saccharose-Cycling kreiert wurde. Weiterhin lassen die Ergebnisse darauf schließen, dass Maltose in der Kartoffelknolle eher ein Produkt der Kondensation zweier Glucose-Einheiten ist statt ein Produkt des St{\"a}rke-Abbaus zu sein. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die Expression einer Hefe-Invertase in der Vakuole von Kartoffelknollen {\"a}hnliche Effekte auf deren Metabolismus hat wie die Expression des gleichen Enzymes im Apoplasten. Diese Beobachtung ist ein weiterer Beleg f{\"u}r die Pr{\"a}senz eines Mechanismus, bei dem Saccharose mittels Endozytose in die Vakuole aufgenommen wird anstatt {\"u}ber Transporter direkt ins Zytosol aufgenommen zu werden. Zum Schluß wird ein kinetisches Modell des Saccharose-Abbaus vorgestellt, das in der Lage ist diesen Teil des Stoffwechsels der Kartoffelknolle quantitativ zu simulieren. Weiterhin kann dieses Modell die metabolischen Effekte der Einf{\"u}hrung einer Hefe-Invertase in das Zytosol von Kartoffelknollen mit erstaunlicher Pr{\"a}zision vorhersagen. Zusammengefasst zeigen die Ergebnisse dieser Arbeit, dass induzierbare Genexpression sowie Computermodelle von Stoffwechselwegen n{\"u}tzliche Hilfsmittel f{\"u}r eine Verbesserung des Verst{\"a}ndnisses des Pflanzenmetabolismus sind.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Gramma2023,
  author    = {Gramma, Vladislav},
  title     = {Potato FLC-like and SVP-like proteins jointly control growth and distinct developmental processes},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {x, 138},
  year      = {2023},
  abstract  = {Based on worldwide consumption, Solanum tuberosum L. (potato) is the most important non-grain food crop. Potato has two ways of stable propagation: sexually via flowering and vegetatively via tuberization. Remarkably, these two developmental processes are controlled by similar molecular regulators and mechanisms. Given that FLC and SVP genes act as key flowering regulators in the model species Arabidopsis and in various other crop species, this study aimed at identifying FLC and SVP homologs in potato and investigating their roles in the regulation of plant development, with a particular focus on flowering and tuberization. Our analysis demonstrated that there are five FLC-like and three SVP like proteins encoded in the potato genome. The expression profiles of StFLCs and StSVPs throughout potato development and the detected interactions between their proteins indicate tissue specificity of the individual genes and distinct roles of a variety of putative protein complexes. In particular, we discovered that StFLC-D, as well as StFLC-B, StSVP-A, and StSVP-B play a complex role in the regulation of flowering time, as not only increased but also decreased levels of their transcripts promote earlier flowering. Most importantly, StFLC-D has a marked impact on tuberization under non-inductive conditions and susceptibility to temperature-induced tuber malformation, also known as second growth. Plants with decreased levels of StFLC-D demonstrated a strong ability to produce tubers under long days and appeared to be insensitive to temperature-induced second growth. Lastly, our data also suggests that StFLCs and StSVPs may be involved in the nitrogen-dependent regulation of potato development. Taken together, this study highlights the functional importance of StFLC and StSVP genes in the regulation of distinct developmental processes in potato.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{FloresCastellanos2023,
  author    = {Flores Castellanos, Junio},
  title     = {Potato tuber (Solanum tuberosum L. cv Desiree) — characterization of starch interacting proteins and maltodextrin metabolism},
  doi       = {10.25932/publishup-61505},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-615055},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XV, 69},
  year      = {2023},
  abstract  = {Starch is a biopolymer for which, despite its simple composition, understanding the precise mechanism behind its formation and regulation has been challenging. Several approaches and bioanalytical tools can be used to expand the knowledge on the different parts involved in the starch metabolism. In this sense, a comprehensive analysis targeting two of the main groups of molecules involved in this process: proteins, as effectors/regulators of the starch metabolism, and maltodextrins as starch components and degradation products, was conducted in this research work using potato plants (Solanum tuberosum L. cv. Desiree) as model of study. On one side, proteins physically interacting to potato starch were isolated and analyzed through mass spectrometry and western blot for their identification. Alternatively, starch interacting proteins were explored in potato tubers from transgenic plants having antisense inhibition of starch-related enzymes and on tubers stored under variable environmental conditions. Most of the proteins recovered from the starch granules corresponded to previously described proteins having a specific role in the starch metabolic pathway. Another set of proteins could be grouped as protease inhibitors, which were found weakly interacting to starch. Variations in the protein profile obtained after electrophoresis separation became clear when tubers were stored under different temperatures, indicating a differential expression of proteins in response to changing environmental conditions. On the other side, since maltodextrin metabolism is thought to be involved in both starch initiation and degradation, soluble maltooligosaccharide content in potato tubers was analyzed in this work under diverse experimental variables. For this, tuber disc samples from wild type and transgenic lines strongly repressing either the plastidial or cytosolic form of the -glucan phosphorylase and phosphoglucomutase were incubated with glucose, glucose-6-phosphate, and glucose-1-phosphate solutions to evaluate the influence of such enzymes on the conversion of the carbon sources into soluble maltodextrins, in comparison to wild-type samples. Relative maltodextrin amounts analyzed through capillary electrophoresis equipped with laser-induced fluorescence (CE-LIF) revealed that tuber discs could immediately uptake glucose-1-phosphate and use it to produce maltooligosaccharides with a degree of polymerization of up to 30 (DP30), in contrast to transgenic tubers with strong repression of the plastidial glucan phosphorylase. The results obtained from the maltodextrin analysis support previous indications that a specific transporter for glucose-1-phosphate may exist in both the plant cells and the plastidial membranes, thereby allowing a glucose-6-phosphate independent transport. Furthermore, it confirms that the plastidial glucan phosphorylase is responsible for producing longer maltooligosaccharides in the plastids by catalyzing a glucan polymerization reaction when glucose-1-phosphate is available. All these findings contribute to a better understanding of the role of the plastidial glucan phosphorylase as a key enzyme directly involved in the synthesis and degradation of glucans and their implication on starch metabolism.},
  language  = {en}
}