@phdthesis{Swart2017, author = {Swart, Corn{\´e}}, title = {Managing protein activity in A. thaliana}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {160}, year = {2017}, language = {en} } @phdthesis{Hochrein2017, author = {Hochrein, Lena}, title = {Development of a new DNA-assembly method and its application for the establishment of a red light-sensing regulation system}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404441}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {146}, year = {2017}, abstract = {In der hier vorgelegten Doktorarbeit wurde eine Strategie zur schnellen, einfachen und zuverl{\"a}ssigen Assemblierung von DNS-Fragmenten, genannt AssemblX, entwickelt. Diese kann genutzt werden, um komplexe DNS-Konstrukte, wie beispielsweise komplette Biosynthesewege, aufzubauen. Dies dient der Produktion von technisch oder medizinisch relevanten Produkten in biotechnologisch nutzbaren Organismen. Die Vorteile der Klonierungsstrategie liegen in der Schnelligkeit der Klonierung, der Flexibilit{\"a}t bez{\"u}glich des Wirtsorganismus, sowie der hohen Effektivit{\"a}t, die durch gezielte Optimierung erreicht wurde. Die entwickelte Technik erlaubt die nahtlose Assemblierung von Genfragmenten und bietet eine Komplettl{\"o}sung von der Software-gest{\"u}tzten Planung bis zur Fertigstellung von DNS-Konstrukten, welche die Gr{\"o}ße von Mini-Chromosomen erreichen k{\"o}nnen. Mit Hilfe der oben beschriebenen AssemblX Strategie wurde eine optogenetische Plattform f{\"u}r die B{\"a}ckerhefe Saccharomyces cerevisiae etabliert. Diese besteht aus einem Rotlicht-sensitiven Photorezeptor und seinem interagierenden Partner aus Arabidopsis thaliana, welche in lichtabh{\"a}ngiger Weise miteinander agieren. Diese Interaktion wurde genutzt, um zwei Rotlicht-aktivierbare Proteine zu erstellen: Einen Transkriptionsfaktor, der nach Applikation eines Lichtpulses die Produktion eines frei w{\"a}hlbaren Proteins stimuliert, sowie eine Cre Rekombinase, die ebenfalls nach Bestrahlung mit einer bestimmten Wellenl{\"a}nge die zufallsbasierte Reorganisation bestimmter DNS-Konstrukte erm{\"o}glicht. Zusammenfassend wurden damit drei Werkzeuge f{\"u}r die synthetische Biologie etabliert. Diese erm{\"o}glichen den Aufbau von komplexen Biosynthesewegen, deren Licht-abh{\"a}ngige Regulation, sowie die zufallsbasierte Rekombination zu Optimierungszwecken.}, language = {en} } @phdthesis{Kubsch2017, author = {Kubsch, Bastian}, title = {Phase-specific fusion between biomembranes using SNARE mimetics}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {95}, year = {2017}, language = {en} } @phdthesis{Bajdzienko2017, author = {Bajdzienko, Krzysztof}, title = {Analysis of Target of Rapamycin (Tor) induced changes of the Arabidopsis thaliana proteome using sub-cellular resolution}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {167}, year = {2017}, language = {en} } @phdthesis{Heise2017, author = {Heise, Janine}, title = {Phylogenetic and physiological characterization of deep-biosphere microorganisms in El'gygytgyn Crater Lake sediments}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-403436}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {117}, year = {2017}, abstract = {The existence of diverse and active microbial ecosystems in the deep subsurface - a biosphere that was originally considered devoid of life - was discovered in multiple microbiological studies. However, most of the studies are restricted to marine ecosystems, while our knowledge about the microbial communities in the deep subsurface of lake systems and their potentials to adapt to changing environmental conditions is still fragmentary. This doctoral thesis aims to build up a unique data basis for providing the first detailed high-throughput characterization of the deep biosphere of lacustrine sediments and to emphasize how important it is to differentiate between the living and the dead microbial community in deep biosphere studies. In this thesis, up to 3.6 Ma old sediments (up to 317 m deep) of the El'gygytgyn Crater Lake were examined, which represents the oldest terrestrial climate record of the Arctic. Combining next generation sequencing with detailed geochemical characteristics and other environmental parameters, the microbial community composition was analyzed in regard to changing climatic conditions within the last 3.6 Ma to 1.0 Ma (Pliocene and Pleistocene). DNA from all investigated sediments was successfully extracted and a surprisingly diverse (6,910 OTUs) and abundant microbial community in the El'gygytgyn deep sediments were revealed. The bacterial abundance (10³-10⁶ 16S rRNA copies g⁻¹ sediment) was up to two orders of magnitudes higher than the archaeal abundance (10¹-10⁵) and fluctuates with the Pleistocene glacial/interglacial cyclicality. Interestingly, a strong increase in the microbial diversity with depth was observed (approximately 2.5 times higher diversity in Pliocene sediments compared to Pleistocene sediments). The increase in diversity with depth in the Lake El'gygytgyn is most probably caused by higher sedimentary temperatures towards the deep sediment layers as well as an enhanced temperature-induced intra-lake bioproductivity and higher input of allochthonous organic-rich material during Pliocene climatic conditions. Moreover, the microbial richness parameters follow the general trends of the paleoclimatic parameters, such as the paleo-temperature and paleo-precipitation. The most abundant bacterial representatives in the El'gygytgyn deep biosphere are affiliated with the phyla Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes, and Acidobacteria, which are also commonly distributed in the surrounding permafrost habitats. The predominated taxon was the halotolerant genus Halomonas (in average 60\% of the total reads per sample). Additionally, this doctoral thesis focuses on the live/dead differentiation of microbes in cultures and environmental samples. While established methods (e.g., fluorescence in situ hybridization, RNA analyses) are not applicable to the challenging El'gygytgyn sediments, two newer methods were adapted to distinguish between DNA from live cells and free (extracellular, dead) DNA: the propidium monoazide (PMA) treatment and the cell separation adapted for low amounts of DNA. The applicability of the DNA-intercalating dye PMA was successfully evaluated to mask free DNA of different cultures of methanogenic archaea, which play a major role in the global carbon cycle. Moreover, an optimal procedure to simultaneously treat bacteria and archaea was developed using 130 µM PMA and 5 min of photo-activation with blue LED light, which is also applicable on sandy environmental samples with a particle load of ≤ 200 mg mL⁻¹. It was demonstrated that the soil texture has a strong influence on the PMA treatment in particle-rich samples and that in particular silt and clay-rich samples (e.g., El'gygytgyn sediments) lead to an insufficient shielding of free DNA by PMA. Therefore, a cell separation protocol was used to distinguish between DNA from live cells (intracellular DNA) and extracellular DNA in the El'gygytgyn sediments. While comparing these two DNA pools with a total DNA pool extracted with a commercial kit, significant differences in the microbial composition of all three pools (mean distance of relative abundance: 24.1\%, mean distance of OTUs: 84.0\%) was discovered. In particular, the total DNA pool covers significantly fewer taxa than the cell-separated DNA pools and only inadequately represents the living community. Moreover, individual redundancy analyses revealed that the microbial community of the intra- and extracellular DNA pool are driven by different environmental factors. The living community is mainly influenced by life-dependent parameters (e.g., sedimentary matrix, water availability), while the extracellular DNA is dependent on the biogenic silica content. The different community-shaping parameters and the fact, that a redundancy analysis of the total DNA pool explains significantly less variance of the microbial community, indicate that the total DNA represents a mixture of signals of the live and dead microbial community. This work provides the first fundamental data basis of the diversity and distribution of microbial deep biosphere communities of a lake system over several million years. Moreover, it demonstrates the substantial importance of extracellular DNA in old sediments. These findings may strongly influence future environmental community analyses, where applications of live/dead differentiation avoid incorrect interpretations due to a failed extraction of the living microbial community or an overestimation of the past community diversity in the course of total DNA extraction approaches.}, language = {en} } @phdthesis{Suchoszek2017, author = {Suchoszek, Monika}, title = {Characterization of inducible galactolipid biosynthesis mutants in tobacco}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {116}, year = {2017}, abstract = {Chloroplast membranes have a unique composition characterized by very high contents of the galactolipids, MGDG and DGDG. Many studies on constitutive, galactolipid-deficient mutants revealed conflicting results about potential functions of galactolipids in photosynthetic membranes. Likely, this was caused by pleiotropic effects such as starvation artefacts because of impaired photosynthesis from early developmental stages of the plants onward. Therefore, an ethanol inducible RNAi-approach has been taken to suppress two key enzymes of galactolipid biosynthesis in the chloroplast, MGD1 and DGD1. Plants were allowed to develop fully functional source leaves prior to induction, which then could support plant growth. Then, after the ethanol induction, both young and mature leaves were investigated over time. Our studies revealed similar changes in both MGDG- and DGDG-deficient lines, however young and mature leaves of transgenic lines showed a different response to galactolipid deficiency. While no changes of photosynthetic parameters and minor changes in lipid content were observed in mature leaves of transgenic lines, strong reductions in total chlorophyll content and in the accumulation of all photosynthetic complexes and significant changes in contents of various lipid groups occurred in young leaves. Microscopy studies revealed an appearance of lipid droplets in the cytosol of young leaves in all transgenic lines which correlates with significantly higher levels of TAGs. Since in young leaves the production of membrane lipids is lowered, the excess of fatty acids is used for storage lipids production, resulting in the accumulation of TAGs. Our data indicate that both investigated galactolipids serve as structural lipids since changes in photosynthetic parameters were mainly the result of reduced amounts of all photosynthetic constituents. In response to restricted galactolipid synthesis, thylakoid biogenesis is precisely readjusted to keep the proper stoichiometry and functionality of the photosynthetic apparatus. Ultimately, the data revealed that downregulation of one galactolipid triggers changes not only in chloroplasts but also in the nucleus as shown by downregulation of nuclear encoded subunits of the photosynthetic complexes.}, language = {en} } @phdthesis{RibeiroMartins2017, author = {Ribeiro Martins, Renata Filipa}, title = {Deciphering evolutionary histories of Southeast Asian Ungulates}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404669}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {vii, 115}, year = {2017}, abstract = {Im Verlauf von Jahrmillionen gestalteten evolution{\"a}re Kr{\"a}fte die Verbreitung und genetische Variabilit{\"a}t von Arten, indem sie die Anpassungsf{\"a}higkeit und {\"U}berlebenswahrscheinlichkeit dieser Arten beeinflussten. Da S{\"u}dostasien eine außerordentlich artenreiche Region darstellt, eignet sie sich besonders, um den Einfluss dieser Kr{\"a}fte zu untersuchen. Historische Klimaver{\"a}nderungen hatten dramatische Auswirkungen auf die Verf{\"u}gbarkeit sowie die Verbreitung von Habitaten in S{\"u}dostasien, weil hierdurch wiederholt das Festland mit sonst isolierten Inseln verbunden wurde. Dies beeinflusste nicht nur, wie Arten in dieser Region verbreitet sind, sondern erm{\"o}glichte auch eine zunehmende genetische Variabilit{\"a}t. Zwar ist es bekannt, dass Arten mit {\"a}hnlicher Evolutionsgeschichte unterschiedliche phylogeographische Muster aufweisen k{\"o}nnen. Die zugrundeliegenden Mechanismen sind jedoch nur gering verstanden. Diese Dissertation behandelt die Phylogeographie von drei Gruppen von Huftieren, welche im S{\"u}den und S{\"u}dosten Asiens vorkommen. Dabei war das vornehmliche Ziel, zu verstehen, wie es zur Ausbildung verschiedener Arten sowie zu einer regionalen Verteilung von genetischer Variabilit{\"a}t kam. Hierf{\"u}r untersuchte ich die mitochondrialen Genome alter Proben. Dadurch war es m{\"o}glich, Populationen des gesamten Verbreitungsgebietes der jeweiligen Arten zu untersuchen - auch solche Populationen, die heutzutage nicht mehr existieren. Entsprechend der einzelnen Huftiergruppen ist diese Arbeit in drei Kapitel unterteilt: Muntjaks (Muntiacus sp.), Hirsche der Gattung Rusa und asiatische Nash{\"o}rner. Alle drei Gruppen weisen eine Aufteilung in unterschiedliche Linien auf, was jeweils direkt auf Ereignisse des Pleistoz{\"a}ns zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden kann. Muntjaks sind eine weit verbreitete Art, die in verschiedensten Habitaten vorkommen kann. Ich wies nach, dass es in der Vergangenheit zu genetischem Austausch zwischen Populationen von verschiedenen Inseln des Sundalandes kam. Dies deutet auf die F{\"a}higkeit von Muntjaks hin, sich an die ehemaligen Landbr{\"u}cken anzupassen. Jedoch zeige ich auch, dass mindestens zwei Hindernisse bei ihrer Verbreitung existierten, wodurch es zu einer Differenzierung von Populationen kam: eine Barriere trennte Populationen des asiatischen Festlands von denen der Sundainseln, die andere isolierte sri-lankische von restlichen Muntjaks. Die zwei untersuchten Rusa-Arten weisen ein anderes Muster auf, was wiederum eine weitere Folge der pleistoz{\"a}nen Landbr{\"u}cken darstellt. Beide Arten sind ausschließlich monophyletisch. Allerdings gibt es Anzeichen f{\"u}r die Hybridisierung dieser Arten auf Java, was durch eine fr{\"u}here Ausbreitung des sambar (R. unicolor) gef{\"o}rdert wurde. Aufgrund dessen fand ich zudem, dass all jene Individuen der anderen Art, R. timorensis, die durch den Menschen auf die {\"o}stlichen Sundainseln gebracht wurden, in Wahrheit Hybride sind. F{\"u}r den dritten Teil war es mir m{\"o}glich, Proben von Vertretern ausgestorbener Populationen vom asiatischen Festland des Sumatra- und des Java-Nashorns (Dicerorhinus sumatrensis und Rhinoceros sondaicus) zu analysieren. Die Ergebnisse meiner Arbeit belegen, dass die genetische Vielfalt dieser historischen Populationen bedeutend gr{\"o}ßer war als die der heutigen Nachkommen. Ihre jeweilige Evolutionsgeschichte korreliert stark mit pleistoz{\"a}nen Prozessen. Außerdem betonen meine Ergebnisse das enorme Ausmaß von verlorener genetischer Diversit{\"a}t dieser stark bedrohten Arten. Jede Art besitzt eine individuelle phylogeographische Geschichte. Ebenso fand ich aber auch allgemeing{\"u}ltige Muster von genetischer Differenzierung in allen Gruppen, welche direkt mit Ereignissen des Pleistoz{\"a}ns assoziiert werden k{\"o}nnen. Vergleicht man jedoch die einzelnen Ergebnisse der Arten, wird deutlich, dass die gleichen geologischen Prozesse nicht zwangsl{\"a}ufig in gleiche evolutive Ergebnisse resultieren. Einer der Gr{\"u}nde hierf{\"u}r k{\"o}nnte zum Beispiel die unterschiedliche Durchl{\"a}ssigkeit der entstandenen Landkorridore des Sundaschelfs sein. Die M{\"o}glichkeit diese neuen Habitate zu nutzen und somit auch zu passieren steht im direkten Bezug zu den spezifischen {\"o}kologischen Bed{\"u}rfnissen der Arten.Zusammenfassend leisten meine Erkenntnisse einen wichtigen Beitrag, die Evolution und geographische Aufteilung der genetischen Vielfalt in diesem Hotspot an Biodiversit{\"a}t zu verstehen. Obendrein k{\"o}nnen sie aber auch Auswirkungen auf die Erhaltung und systematische Klassifikation der untersuchten Arten haben.}, language = {en} } @phdthesis{Weiss2017, author = {Weiß, Lina}, title = {Understanding the emergence and maintenance of biodiversity in grasslands}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {153}, year = {2017}, language = {en} } @phdthesis{Kruse2017, author = {Kruse, Stefan}, title = {Larix treeline dynamics in northern Siberia inferred from population genetics and individual-based modelling}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {181}, year = {2017}, language = {en} } @phdthesis{Janowski2017, author = {Janowski, Marcin Andrzej}, title = {Investigating role of the essential GTPase - AtRsgA in the assembly of the small ribosomal subunit in Arabidopsis thaliana chloroplast}, school = {Universit{\"a}t Potsdam}, pages = {114}, year = {2017}, language = {en} }