@phdthesis{Ivakov2011,
  author    = {Ivakov, Alexander},
  title     = {Metabolic interactions in leaf development in Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-59730},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2011},
  abstract  = {Das Wachstum und {\"U}berleben von Pflanzen basiert auf der Photosynthese in den Bl{\"a}ttern. Diese beinhaltet die Aufnahme von Kohlenstoffdioxid aus der Atmosph{\"a}re und das simultane Einfangen von Lichtenergie zur Bildung organischer Molek{\"u}le. Diese werden nach dem Eintritt in den Metabolismus in viele andere Komponenten umgewandelt, welche die Grundlage f{\"u}r die Zunahme der Biomasse bilden. Bl{\"a}tter sind Organe, die auf die Fixierung von Kohlenstoffdioxid spezialisiert sind. Die Funktionen der Bl{\"a}tter beinhalten vor allem die Optimierung und Feinregulierung vieler Prozesse, um eine effektive Nutzung von Ressourcen und eine maximale Photosynthese zu gew{\"a}hrleisten. Es ist bekannt, dass sich die Morphologie der Bl{\"a}tter den Wachstumsbedingungen der Pflanze anpasst und eine wichtige Rolle bei der Optimierung der Photosynthese spielt. Trotzdem ist die Regulation dieser Art der Anpassung bisher nicht verstanden. Die allgemeine Zielsetzung dieser vorliegenden Arbeit ist das Verst{\"a}ndnis wie das Wachstum und die Morphologie der Bl{\"a}tter im Modellorganismus Arabidopsis thaliana reguliert werden. Besondere Aufmerksamkeit wurde hierbei der M{\"o}glichkeit geschenkt, dass es interne metabolische Signale in der Pflanze geben k{\"o}nnte, die das Wachstum und die Entwicklung von Bl{\"a}ttern beeinflussen. Um diese Fragestellung zu untersuchen, muss das Wachstum und die Entwicklung von Bl{\"a}ttern oberhalb des Levels des einzelnen Organs und im Kontext der gesamten Pflanze betrachtet werden, weil Bl{\"a}tter nicht eigenst{\"a}ndig wachsen, sondern von Ressourcen und regulatorischen Einfl{\"u}ssen der ganzen Pflanze abh{\"a}ngig sind. Aufgrund der Komplexit{\"a}t dieser Fragestellung wurden drei komplement{\"a}re Ans{\"a}tze durchgef{\"u}hrt. Im ersten und spezifischsten Ansatz wurde untersucht ob eine flussabw{\"a}rts liegende Komponente des Zucker-Signalwegs, Trehalose-6-Phosphat (Tre-6-P), das Blattwachstum und die Blattentwicklung beinflussen kann. Um diese Frage zu beantworten wurden transgene Arabidopsis-Linien mit einem gest{\"o}rten Gehalt von Tre-6-P durch die Expression von bakteriellen Proteinen die in dem metabolismus von trehalose beteiligt sind. Die Pflanzen-Linien wurden unter Standard-Bendingungen in Erde angebaut und ihr Metabolismus und ihre Blattmorphologie untersucht. Diese Experimente f{\"u}hrten auch zu einem unerwarteten Projekt hinsichtlich einer m{\"o}glichen Rolle von Tre-6-P in der Regulation der Stomata. In einem zweiten, allgemeineren Ansatz wurde untersucht, ob {\"A}nderungen im Zucker-Gehalt der Pflanzen die Morphogenese der Bl{\"a}tter als Antwort auf Licht beeinflussen. Dazu wurden eine Reihe von Mutanten, die im Zentralmetabolismus beeintr{\"a}chtigt sind, in derselben Lichtbedingung angezogen und bez{\"u}glich ihrer Blattmorphologie analysiert. In einem dritten noch allgemeineren Ansatz wurde die nat{\"u}rliche Variation von morphologischen Auspr{\"a}gungen der Bl{\"a}tter und Rosette anhand von wilden Arabidopsis {\"O}kotypen untersucht, um zu verstehen wie sich die Blattmorphologie auf die Blattfunktion und das gesamte Pflanzenwachstum auswirkt und wie unterschiedliche Eigenschaften miteinander verkn{\"u}pft sind. Das Verh{\"a}ltnis der Blattanzahl zum Gesamtwachstum der Pflanze und Blattgr{\"o}ße wurde gesondert weiter untersucht durch eine Normalisierung der Blattanzahl auf das Frischgewicht der Rosette, um den Parameter „leafing Intensity" abzusch{\"a}tzen. Leafing Intensity integrierte Blattanzahl, Blattgr{\"o}ße und gesamtes Rosettenwachstum in einer Reihe von Kompromiss-Interaktionen, die in einem Wachstumsvorteil resultieren, wenn Pflanzen weniger, aber gr{\"o}ßere Bl{\"a}tter pro Einheit Biomasse ausbilden. Dies f{\"u}hrte zu einem theoretischen Ansatz in dem ein einfaches allometrisch mathematisches Modell konstruiert wurde, um Blattanzahl, Blattgr{\"o}ße und Pflanzenwachstum im Kontext der gesamten Pflanze Arabidopsis zu verkn{\"u}pfen.},
  language  = {en}
}