TY - THES A1 - Zupok, Arkadiusz T1 - The psbB-operon is a major locus for plastome-genome incompatibility in Oenothera Y1 - 2015 ER - TY - THES A1 - Zulawski, Monika Anna T1 - Die Rolle der Phosphorylierung in der Regulation pflanzlicher Proteine Y1 - 2013 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Zrenner, Rita T1 - Molekularphysiologische Untersuchung primärer Stoffwechselwege : der Einfluss des Kohlenhydrat- und Nukleotidstoffwechsels auf das Pflanzenwachstum Y1 - 2010 ER - TY - THES A1 - Zippel, Barbara T1 - Einfluss von Intraguild Predation auf die Dynamik der Planktonsukzession in einem sauren Bergbausee Y1 - 2005 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Zinck, Richard T1 - Diversity, criticality and disturbance in wildfire ecosystems Y1 - 2009 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Zimmermann, Heike Hildegard T1 - Vegetation changes and treeline dynamics in northern Siberia since the last interglacial revealed by sedimentary ancient DNA metabarcoding and organelle genome assembly of modern larches Y1 - 2017 ER - TY - THES A1 - Zhu, Fangjun T1 - Gene evolution and expression patterns in the all-female fish Amazon molly: Poecilia formosa Y1 - 2016 ER - TY - THES A1 - Zhou, Fei T1 - Optimization of foreign gene expression in plastids Y1 - 2008 ER - TY - THES A1 - Zhao, Liming T1 - Characterization genes involved in leaf development and senescence of arabidopsis Y1 - 2015 ER - TY - THES A1 - Zhang, Yunming T1 - Understanding the functional specialization of poly(A) polymerases in Arabidopsis thaliana Y1 - 2018 ER - TY - THES A1 - Zhang, Youjun T1 - Investigation of the TCA cycle and glycolytic metabolons and their physiological impacts in plants Y1 - 2016 ER - TY - THES A1 - Zhang, Xiaorong T1 - Electrosynthesis and characterization of molecularly imprinted polymers for peptides and proteins Y1 - 2019 ER - TY - THES A1 - Zhang, Gong T1 - Transient ribosomal attenuation as a generic mechanism to coordinate protein biosynthesis and biogenesis Y1 - 2009 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Zeng, Ting T1 - Nanoparticles promoted biocatalysis BT - Electrochemical investigation of human sulfite oxidase on nanoparticles modified electrodes Y1 - 2017 ER - TY - THES A1 - Zeh, Michaela T1 - Charakterisierung der Methioninsynthase und funktionelle Analyse der Theoininsynthase aus Kartoffel (Solanum tuberosum L.) : unter besonderer Berücksichtigung ihrer Bedeutung für die Regulation der Methioninbiosynthese Y1 - 2001 ER - TY - THES A1 - Zbierzak, Anna Maria T1 - Isolation and characterization of the chilling sensitive 1 gene from Arabidopsis Y1 - 2009 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Zauber, Henrik T1 - A systems biology driven approach for analyzing lipid protein interactions in sterol biosynthesis mutants Y1 - 2013 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Zahn, Claudia T1 - Rolle der GTPase ARFRP1 für die Golgi-Funktion und die Differenzierung epithelialer Zellen des Darms Y1 - 2007 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - You, Lili T1 - Chloroplast engineering for recombinant protein production and stress protection Y1 - 2024 ER - TY - THES A1 - Yishai, Oren T1 - Engineering the reductive glycine pathway in Escherichia coli Y1 - 2019 ER - TY - THES A1 - Yazdanbakhsh, Nima T1 - Development of a robotized image processing platform to decipher root elongation kinetics in a. thaliana and investigating the role of carbohydrates and the circadian clock genes in detected diurnal patterns Y1 - 2009 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Yarman, Aysu T1 - Biomimetic sensors for substrates of peroxidases and cytochrome P450s Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Yang, Lei T1 - Verification of systemic mRNAs mobility and mobile functions Y1 - 2017 ER - TY - THES A1 - Yadav, Umesh Prasad T1 - Sucrose and trehalose-6-phosphate signalling in "Arabidopsis thaliana" Y1 - 2009 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Xuan Nghiem, Dang T1 - Functional characterization of candidate Arabidopsis thaliana (L.) LEA proteins and Saccharomyces cerevisiae hydrophilins Y1 - 2008 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Xu, Ke T1 - Functional characterization of two MYB transcription factors, MYB95 and MYB47, in Arabidopsis thaliana Y1 - 2016 ER - TY - THES A1 - Wutke, Saskia T1 - Tracing Changes in Space and Time BT - Paternal Diversity and Phenotypic Traits during Horse Domestication N2 - The horse is a fascinating animal symbolizing power, beauty, strength and grace. Among all the animal species domesticated the horse had the largest impact on the course of human history due to its importance for warfare and transportation. Studying the process of horse domestication contributes to the knowledge about the history of horses and even of our own species. Research based on molecular methods has increasingly focused on the genetic basis of horse domestication. Mitochondrial DNA (mtDNA) analyses of modern and ancient horses detected immense maternal diversity, probably due to many mares that contributed to the domestic population. However, mtDNA does not provide an informative phylogeographic structure. In contrast, Y chromosome analyses displayed almost complete uniformity in modern stallions but relatively high diversity in a few ancient horses. Further molecular markers that seem to be well suited to infer the domestication history of horses or genetic and phenotypic changes during this process are loci associated with phenotypic traits. This doctoral thesis consists of three different parts for which I analyzed various single nucleotide polymorphisms (SNPs) associated with coat color, locomotion or Y chromosomal variation of horses. These SNPs were genotyped in 350 ancient horses from the Chalcolithic (5,000 BC) to the Middle Ages (11th century). The distribution of the samples ranges from China to the Iberian Peninsula and Iceland. By applying multiplexed next-generation sequencing (NGS) I sequenced short amplicons covering the relevant positions: i) eight coat-color-associated mutations in six genes to deduce the coat color phenotype; ii) the so-called ’Gait-keeper’ SNP in the DMRT3 gene to screen for the ability to amble; iii) 16 SNPs previously detected in ancient horses to infer the corresponding haplotype. Based on these data I investigated the occurrence and frequencies of alleles underlying the respective phenotypes as well as Y chromosome haplotypes at different times and regions. Also, selection coefficients for several Y chromosome lineages or phenotypes were estimated. Concerning coat color differences in ancient horses my work constitutes the most comprehensive study to date. I detected an increase of chestnut horses in the Middle Ages as well as differential selection for spotted and solid phenotypes over time which reflects changing human preferences. With regard to ambling horses, the corresponding allele was present in medieval English and Icelandic horses. Based on these results I argue that Norse settlers, who frequently invaded parts of Britain, brought ambling individuals to Iceland from the British Isles which can be regarded the origin of this trait. Moreover, these settlers appear to have selected for ambling in Icelandic horses. Relating to the third trait, the paternal diversity, these findings represent the largest ancient dataset of Y chromosome variation in non-humans. I proved the existence of several Y chromosome haplotypes in early domestic horses. The decline of Y chromosome variation coincides with the movement of nomadic peoples from the Eurasian steppes and later with different breeding practices in the Roman period. In conclusion, positive selection was estimated for several phenotypes/lineages in different regions or times which indicates that these were preferred by humans. Furthermore, I could successfully infer the distribution and dispersal of horses in association with human movements and actions. Thereby, a better understanding of the influence of people on the changing appearance and genetic diversity of domestic horses could be gained. My results also emphasize the close relationship of ancient genetics and archeology or history and that only in combination well-founded conclusions can be reached. KW - ancient DNA KW - domestication KW - horse KW - equus caballus KW - locomotion KW - Y chromosome KW - coat colour Y1 - 2016 ER - TY - THES A1 - Wurzbacher, Christian T1 - Ecological function and biodiversity of aquatic fungi in lentic freshwater systems Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wu, Xu-Na T1 - Functional characterization of AtSP1, a nutrient-induced receptor-like kinase Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wu, Si T1 - Exploring the Arabidopsis metabolic landscape by genetic mapping integrated with network analysis Y1 - 2017 ER - TY - THES A1 - Wu, Anhui T1 - Functional analysis of a H2O2-responsive transcription factor, JUB1, in the model plant Arabidopsis thaliana Y1 - 2010 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wozniak, Natalia Joanna T1 - Convergent evolution of the selfing syndrome in the genus Capsella BT - inferring the genetic basis and evolutionary history of selfing syndrome traits Y1 - 2019 ER - TY - THES A1 - Wolters, Steffen T1 - Vegetationsgeschichtliche Untersuchungen zur spätglazialen und holozänen Landschaftsentwicklung in der Döbritzer Heide (Brandenburg) Y1 - 2001 ER - TY - THES A1 - Wollenberger, Ursula T1 - Kopplung von Biomolekülen mit Elektroden : von Bioelektrochemie zur Biosensorik Y1 - 2005 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wojciechowska, Izabela T1 - The journey towards the discovery of new protein-metabolite interactions in Arabidopsis thaliana and further functional characterization of selected binding events Y1 - 2022 ER - TY - THES A1 - Winkler, André T1 - Entstehung und phänotyp anti - inflammatorischer IgG und ihre Verwendung zur Induktion von Toleranz in der Maus Y1 - 2013 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wingler, Kirstin T1 - Charakterisierung der Gastrointestinalen Glutathionperoxidase Y1 - 1998 ER - TY - THES A1 - Wilczek, Sabine T1 - Spatial and seasonal distribution of extracellular enzyme activities in the River Elbe and their regulation by envirommental variables Y1 - 2005 ER - TY - THES A1 - Wiemann, Annika T1 - Population genetics and social dynamics in harbour porpoises and bottlenose dolphins (Cetacea) : posibble implications for nature conservation Y1 - 2009 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wiegand, Kathlen T1 - Untersuchung der Auswirkung von Trockenstress auf verschiedene Kürbisgewächse unter spezieller Betrachtung des Phloems Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Westphal, Kera T1 - Analysis of the proteasome inhibitor-induced induction of antioxidative enzymes Y1 - 2010 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wenzel, Kathrin T1 - Untersuchungen zum Citramalatstoffwechsel in Arabidopsis thaliana Y1 - 2007 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wenzel, Kathrin T1 - Untersuchungen zum Citramalatstoffwechsel in Arabidopsis thaliana Y1 - 2007 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wenk, Sebastian T1 - Engineering formatotrophic growth in Escherichia coli N2 - To meet the demands of a growing world population while reducing carbon dioxide (CO2) emissions, it is necessary to capture CO2 and convert it into value-added compounds. In recent years, metabolic engineering of microbes has gained strong momentum as a strategy for the production of valuable chemicals. As common microbial feedstocks like glucose directly compete with human consumption, the one carbon (C1) compound formate was suggested as an alternative feedstock. Formate can be easily produced by various means including electrochemical reduction of CO2 and could serve as a feedstock for microbial production, hence presenting a novel entry point for CO2 to the biosphere and a storage option for excess electricity. Compared to the gaseous molecule CO2, formate is a highly soluble compound that can be easily handled and stored. It can serve as a carbon and energy source for natural formatotrophs, but these microbes are difficult to cultivate and engineer. In this work, I present the results of several projects that aim to establish efficient formatotrophic growth of E. coli – which cannot naturally grow on formate – via synthetic formate assimilation pathways. In the first study, I establish a workflow for growth-coupled metabolic engineering of E. coli. I demonstrate this approach by presenting an engineering scheme for the PFL-threonine cycle, a synthetic pathway for anaerobic formate assimilation in E. coli. The described methods are intended to create a standardized toolbox for engineers that aim to establish novel metabolic routes in E. coli and related organisms. The second chapter presents a study on the catalytic efficiency of C1-oxidizing enzymes in vivo. As formatotrophic growth requires generation of both energy and biomass from formate, the engineered E. coli strains need to be equipped with a highly efficient formate dehydrogenase, which provides reduction equivalents and ATP for formate assimilation. I engineered a strain that cannot generate reducing power and energy for cellular growth, when fed on acetate. Under this condition, the strain depends on the introduction of an enzymatic system for NADH regeneration, which could further produce ATP via oxidative phosphorylation. I show that the strain presents a valuable testing platform for C1-oxidizing enzymes by testing different NAD-dependent formate and methanol dehydrogenases in the energy auxotroph strain. Using this platform, several candidate enzymes with high in vivo activity, were identified and characterized as potential energy-generating systems for synthetic formatotrophic or methylotrophic growth in E. coli.   In the third chapter, I present the establishment of the serine threonine cycle (STC) – a synthetic formate assimilation pathway – in E. coli. In this pathway, formate is assimilated via formate tetrahydrofolate ligase (FtfL) from Methylobacterium extorquens (M. extorquens). The carbon from formate is attached to glycine to produce serine, which is converted into pyruvate entering central metabolism. Via the natural threonine synthesis and cleavage route, glycine is regenerated and acetyl-CoA is produced as the pathway product. I engineered several selection strains that depend on different STC modules for growth and determined key enzymes that enable high flux through threonine synthesis and cleavage. I could show that expression of an auxiliary formate dehydrogenase was required to achieve growth via threonine synthesis and cleavage on pyruvate. By overexpressing most of the pathway enzymes from the genome, and applying adaptive laboratory evolution, growth on glycine and formate was achieved, indicating the activity of the complete cycle. The fourth chapter shows the establishment of the reductive glycine pathway (rGP) – a short, linear formate assimilation route – in E. coli. As in the STC, formate is assimilated via M. extorquens FtfL. The C1 from formate is condensed with CO2 via the reverse reaction of the glycine cleavage system to produce glycine. Another carbon from formate is attached to glycine to form serine, which is assimilated into central metabolism via pyruvate. The engineered E. coli strain, expressing most of the pathway genes from the genome, can grow via the rGP with formate or methanol as a sole carbon and energy source. N2 - Um den steigenden Bedarf einer wachsenden Weltbevölkerung zu decken und gleichzeitig die CO2-Emissionen zu reduzieren, ist es notwendig, CO2 aufzufangen und zu recyceln. Durch gentechnische Veränderungen von Mikroorganismen ist es möglich diese zur Produktion wertvoller organischer Verbindungen zu nutzen. Da mikrobielle Kulturen primär mit Glucose gefüttert werden und somit mit menschlicher Nahrungsversorgung konkurrieren, wurde die C1-Verbindung Formiat als alternativer bakterieller Nährstoff vorgeschlagen.. Formiat kann durch unterschiedliche Verfahren hergestellt werden, unter anderem durch elektrochemische Reduktion von CO2. Dieses Verfahren ermöglicht das Recycling von CO2 und weiterhin eine Speichermöglichkeit für überschüssige Elektrizität. Formiat ist im Vergleich zum gasförmigen CO2 gut wasserlöslich, was den Transport und die Verwendung als mikrobiellen Nährstoff erleichtert. Natürlich vorkommende formatotrophe Mikroorganismen nutzen Formiat als Kohlenstoff- und Energiequelle. Diese lassen sich allerdings meist schwierig kultivieren und genetisch verändern. In dieser Arbeit stelle ich die Ergebnisse verschiedener Projekte vor, die gemeinsam darauf abzielen, effizientes formatotrophes Wachstum von E. coli – welches natürlicherweise nicht auf Formiat wachsen kann – mittels synthetischer Formiat-Assimilierungswege zu ermöglichen. In der ersten Studie stelle ich eine Strategie für wachstumsgekoppeltes Stoffwechsel-Engineering in E. coli vor. Ich erläutere diese Strategie anhand eines Beispiels, der schrittweisen Etablierung eines synthetischen Formiat- Assimilierungswegs, des PFL-Threonin-Zyklus. Die in diesem Kapitel beschriebenen Methoden sollen einen Leitfaden für Ingenieure bereitstellen, die neue Stoffwechselwege in E. coli und verwandten Organismen etablieren wollen. Im zweiten Kapitel stelle ich eine Studie über die katalytische Effizienz von C1-oxidierenden Enzymen vor. Da formatotrophes Wachstum sowohl die Erzeugung von Energie als auch von Biomasse aus Formiat erfordert, müssen synthetisch formatotrophe E. coli Stämme mit einer hocheffizienten Formiat-Dehydrogenase ausgestattet werden, welche Reduktionsäquivalente und ATP für die Assimilierung von Formiat liefert. Um die Effizienz verschiedener Enzyme testen und vergleichen zu können, entwickelte ich einen E. coli Stamm, der aus Acetat weder Reduktionsäquivalente noch Energie für das Zellwachstum erzeugen kann. Dieser „energie-auxotrophe“ Stamm benötigt eines zusätzlichen enzymatischen Systems zur NADH-Regenerierung, um auf Acetat wachsen zu können. Ich testete verschiedene NAD-abhängige Formiat- und Methanol-Dehydrogenasen in diesem Stamm und konnte zeigen, dass Wachstum auf Acetat durch Zugabe von Formiat oder Methanol ermöglicht wurde. Dies zeigt, dass der Stamm eine zuverlässige Testplattform für C1-oxidierende Enzyme darstellt. Unter Verwendung dieser Plattform wurden mehrere Kandidatenenzyme mit hoher in vivo-Aktivität identifiziert und als Kandidatenenzyme für synthetisches formatotrophes oder methylotrophes Wachstum in E. coli charakterisiert.   Im dritten Kapitel stelle ich die Etablierung des Serin-Threonin-Zyklus (STZ) – eines synthetischen Formiat-Assimilationswegs – in E. coli vor. In diesem Stoffwechselweg wird Formiat über die Formiat-Tetrahydrofolat-Ligase (FtfL) aus Methylobacterium extorquens (M. extorquens) assimiliert. Der Kohlenstoff aus Formiat wird an Glycin gebunden, um Serin zu produzieren, welches im nächsten Schritt in Pyruvat umgewandelt wird und so in den zentralen Kohlenstoffmetabolismus gelangt. Über den natürlichen Threonin-Synthese- und Spaltweg wird Glycin regeneriert und Acetyl-CoA als Produkt des Stoffwechselwegs generiert. Ich entwickelte mehrere E. coli Selektionsstämme, deren Wachstum von verschiedenen STZ-Modulen abhängt, und konnte Schlüsselenzyme bestimmen, die einen hohen Reaktionsfluss durch die Threonin-Synthese und -Spaltung ermöglichen. Ich konnte zeigen, dass die Expression einer Formiat-Dehydrogenase erforderlich ist, um Wachstum auf Pyruvat über Threonin zu erreichen. Durch Integration und Überexpression der meisten Enzyme des STZ auf Genomebene und Anwendung adaptiver Laborevolution wurde Wachstum auf Glycin und Formiat erreicht, was bedeutet, dass der gesamte Serin-Threonin-Zyklus in E. coli aktiv ist. Das vierte Kapitel zeigt die Etablierung des reduktiven Glycinwegs (rGW) – eines kurzen, linearen Formiat-Assimilierungswegs – in E. coli. Wie im STZ wird Formiat über M. extorquens FtfL assimiliert. Dabei wird das Kohlenstoffatom aus Formiat mit CO2 über die umgekehrte Reaktion des Glycin-Spaltungssystems zu Glycin kondensiert. Ein weiteres Kohlenstoffatom aus Formiat wird an Glycin gebunden, um Serin zu bilden, welches über Pyruvat in den Zentralstoffwechsel gelangt. Durch Expression der rGW Enzyme auf Genomebene und adaptive Laborevolution wurde ein E. coli Stamm erzeugt welcher über den rGW auf Formiat oder Methanol als einziger Kohlenstoff- und Energiequelle wachsen kann. KW - metabolic engineering KW - E. coli KW - formate assimilation KW - methanol assimilation KW - energy metabolism Y1 - 2020 ER - TY - THES A1 - Welling, Matthias T1 - Einfluß der Oberflächenabdichtung auf die biologischen Gasbildungsprozesse in Siedlungsabfalldeponien Y1 - 1998 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Weiß, Lina T1 - Understanding the emergence and maintenance of biodiversity in grasslands BT - linking individual plant responses to community patterns Y1 - 2017 ER - TY - THES A1 - Weiß, Julia T1 - Computer assisted proteomics in a systems biology context Y1 - 2011 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Weits, Daniel T1 - Regulation of the molecular response to low oxygen in plants Y1 - 2015 ER - TY - THES A1 - Weithoff, Guntram T1 - Raum-zeitliche Dynamik von Planktonorganismen und deren trophische Interaktionen in einem extrem sauren Tagebausee Y1 - 2006 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wehle, Marko T1 - Entwicklung und Untersuchung eines Atomatischen Modells des Glykoseylphosphatidylinostol-Ankers Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Weckwerth, Wolfram T1 - Development and applications of mass spectrometric techniques in plant physiology, biochemistry and systems biology : quantifying the molecular phenotype Y1 - 2006 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wasiolka, Bernd T1 - The impact of overgrazing on reptile diversity and population dynamics of Pedioplanis l. lineoocellata in the southern Kalahari Y1 - 2007 PB - Univ.-Verl. CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Warsinke, Axel T1 - Von Enzymen zu biomimetischen Polymeren : neue Perspektiven für die Bioanalytik Y1 - 2006 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wanner, Susanne C. T1 - Transport, retention, and turnover of particulate organic matter (POM) in the lowland River Spree (Germany) Y1 - 2000 ER - TY - THES A1 - Wang, Yang T1 - Role of the actin cytoskeleton in cellular morphogenesis at the shoot apical meristem of Arabidopsis thaliana N2 - The morphogenesis of sessile plants is mainly driven by directional cell growth and cell division. The organization of their cytoskeleton and the mechanical properties of the cell wall greatly influence morphogenetic events in plants. It is well known that cortical microtubules (CMTs) contribute to directional growth by regulating the deposition of the cellulose microfibrils, as major cell wall fortifying elements. More recent findings demonstrate that mechanical stresses existing in cells and tissues influence microtubule organization. Also, in dividing cells, mechanical stress directions contribute to the orientation of the new cell wall. In comparison to the microtubule cytoskeleton, the role of the actin cytoskeleton in regulating shoot meristem morphogenesis has not been extensively studied. This thesis focuses on the functional relevance of the actin cytoskeleton during cell and tissue scale morphogenesis in the shoot apical meristem (SAM) of Arabidopsis thaliana. Visualization of transcriptional reporters indicates that ACTIN2 and ACTIN7 are two highly expressed actin genes in the SAM. A link between the actin cytoskeleton and SAM development derives from the observation that the act2-1 act7-1 double mutant has abnormal cell shape and perturbed phyllotactic patterns. Live-cell imaging of the actin cytoskeleton further shows that its organization correlates with cell shape, which indicates a potential role of actin in influencing cellular morphogenesis. In this thesis, a detailed characterization of the act2-1 act7-1 mutant reveals that perturbation of actin leads to more rectangular cellular geometries with more 90° cell internal angles, and higher incidences of four-way junctions (four cell boundaries intersecting together). This observation deviates from the conventional tricellular junctions found in epidermal cells. Quantitative cellular-level growth data indicates that such differences in the act2-1 act7-1 mutant arise due to the reduced accuracy in the placement of the new cell wall, as well as its mechanical maturation. Changes in cellular morphology observed in the act2-1 act7-1 mutant result in cell packing defects that subsequently compromise the flow of information among cells in the SAM. N2 - Die Morphogenese sessiler Pflanzen wird hauptsächlich durch gerichtetes Zellwachstum und Zellteilung angetrieben. Die Organisation des Zytoskeletts und die mechanischen Eigenschaften der Zellwand haben großen Einfluss auf die morphogenetischen Vorgänge in Pflanzen. Es ist bekannt, dass kortikale Mikrotubuli (CMTs) zum gerichteten Wachstum beitragen, indem sie die Bildung von Zellulose-Mikrofibrillen als wichtige Elemente zur Stärkung der Zellwand regulieren. Neuere Erkenntnisse zeigen, dass mechanische Spannungen in den Zellen und Geweben die Organisation der Mikrotubuli beeinflussen. Bei der Zellteilung tragen auch die mechanischen Belastungsrichtungen zur Ausrichtung der neuen Zellwand bei. Im Vergleich zum Zytoskelett der Mikrotubuli ist die Rolle des Aktinzytoskeletts bei der Regulierung der Morphogenese des Sprossmeristems noch nicht umfassend untersucht worden. Diese Arbeit befasst sich mit der funktionellen Bedeutung des Aktinzytoskeletts bei der Zell- und Gewebemorphogenese im Sprossapikalmeristem (SAM) von Arabidopsis thaliana. Die Visualisierung von Transkriptionsreportern zeigt, dass ACTIN2 und ACTIN7 zwei stark exprimierte Aktingene im SAM sind. Eine Verknüpfung zwischen dem Aktinzytoskelett und der Entwicklung des SAMs ergibt sich aus der Beobachtung, dass die act2-1 act7-1 Doppelmutante eine abnorme Zellform und ein gestörtes phyllotaktisches Muster aufweist. Die Lebend-Zell Aufnahmen des Aktinzytoskeletts zeigt außerdem, dass seine Organisation mit der Zellform korreliert, was auf eine mögliche Rolle des Aktins bei der Beeinflussung der zellulären Morphogenese hinweist. In dieser Arbeit wird anhand einer detaillierten Charakterisierung der act2-1 act7-1 Mutante gezeigt, dass eine Störung des Aktins zu rechteckigeren Zellgeometrien mit mehr 90°-Zellinnenwinkeln und einem höheren Vorkommen von Vierfach-Verbindungen (vier sich kreuzende Zellgrenzen) führt. Diese Beobachtung weicht von den konventionellen trizellulären Verbindungen der Epidermiszellen ab. Quantitative Wachstumsdaten auf zellulärer Ebene deuten darauf hin, dass diese Unterschiede in der act2-1 act7-1 Mutante auf die geringere Präzision bei der Platzierung der neuen Zellwand sowie auf ihre mechanische Reifung zurückzuführen sind. Die bei der act2-1 act7-1 Mutante beobachteten Veränderungen der Zellmorphologie führen zu Defekten in der Zellanordnung, die in der weiteren Folge den Informationsfluss zwischen den Zellen im SAM beeinträchtigen. KW - Arabidopsis KW - shoot apical meristem KW - actin KW - cell division KW - cell shape KW - morphogenesis Y1 - 2022 U6 - https://doi.org/10.25932/publishup-55908 ER - TY - THES A1 - Wang, Ting T1 - A novel R2R3 MYB-like transcription factor regulates ABA mediated stress response and leaf growth in Arabidopsis Y1 - 2013 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wandrey, Maren T1 - Molecular and cell biological characterisaton of voltage dependent anion channels and symbiosome membrane proteome analysis in lotus japonicus and Glycine max Y1 - 2003 ER - TY - THES A1 - Walz, Christina T1 - Identifizierung und Charakterisierung von löslichen Proteinen aus dem Phloem von Cucurbitaceen Y1 - 2002 ER - TY - THES A1 - Walther, Dirk T1 - Bioinformatics studies of biological systems across multiple levels of molecular organization Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wagner, Kerstin T1 - The regulation of phopholipase activity by lipid membrane structure Y1 - 2007 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Wagener, Asja T1 - Saisonale Expression testikulärer Wachstumsfaktoren beim Reh Y1 - 2002 ER - TY - THES A1 - Vyse, Kora T1 - Elucidating molecular determinants of the loss of freezing tolerance during deacclimation after cold priming and low temperature memory after triggering N2 - Während ihrer Entwicklung müssen sich Pflanzen an Temperaturschwankungen anpassen. Niedrige Temperaturen über dem Gefrierpunkt induzieren in Pflanzen eine Kälteakklimatisierung und höhere Frosttoleranz, die sich bei wärmeren Temperaturen durch Deakklimatisierung wieder zurückbildet. Der Wechsel zwischen diesen beiden Prozessen ist für Pflanzen unerlässlich, um als Reaktion auf unterschiedliche Temperaturbedingungen eine optimale Fitness zu erreichen. Die Kälteakklimatisierung ist umfassend untersucht worden,über die Regulierung der Deakklimatisierung ist jedoch wenig bekannt. In dieser Arbeit wird der Prozess der Deakklimatisierung auf physiologischer und molekularer Ebene in Arabidopsis thaliana untersucht. Messungen des Elektrolytverlustes während der Kälteakklimatisierung und bis zu vier Tagen nach Deakklimatisierung ermöglichten die Identifizierung von vier Knockout-Mutanten (hra1, lbd41, mbf1c und jub1), die im Vergleich zum Wildtyp eine langsamere Deakklimatisierungsrate aufwiesen. Eine transkriptomische Studie mit Hilfe von RNA-Sequenzierung von A. thaliana Col-0, jub1 und mbf1c zeigte die Bedeutung der Hemmung von stressreaktiven und Jasmonat-ZIM-Domänen-Genen sowie die Regulierung von Zellwandmodifikationen während der Deakklimatisierung. Darüber hinaus zeigten Messungen der Alkoholdehydrogenase Aktivität und der Genexpressionsänderungen von Hypoxiemarkern während der ersten vier Tagen der Deakklimatisierung, dass eine Hypoxie-Reaktion während der Deakklimatisierung aktiviert wird. Es wurde gezeigt, dass die epigenetische Regulierung während der Kälteakklimatisierung und der 24-stündigen Deakklimatisierung in A. thaliana eine große Rolle spielt. Darüber hinaus zeigten beide Deakklimatisierungsstudien, dass die frühere Hypothese, dass Hitzestress eine Rolle bei der frühen Deakklimatisierung spielen könnte, unwahrscheinlich ist. Eine Reihe von DNA- und Histondemethylasen sowie Histonvarianten wurden während der Deakklimatisierung hochreguliert, was auf eine Rolle im pflanzlichen Gedächtnis schließen lässt. In jüngster Zeit haben mehrere Studien gezeigt, dass Pflanzen in der Lage sind, die Erinnerung an einen vorangegangenen Kältestress auch nach einer Woche Deakklimatisierung zu bewahren. In dieser Arbeit ergaben Transkriptom- und Metabolomanalysen von Arabidopsis während 24 Stunden Priming (Kälteakklimatisierung) und Triggering (wiederkehrender Kältestress nach Deakklimatisierung) eine unikale signifikante und vorübergehende Induktion der Transkriptionsfaktoren DREB1D, DREB1E und DREB1F während des Triggerings, die zur Feinabstimmung der zweiten Kältestressreaktion beiträgt. Darüber hinaus wurden Gene, die für Late Embryogenesis Abundant (LEA) und Frostschutzproteine kodieren, sowie Proteine, die reaktive Sauerstoffspezies entgiften, während des späten Triggerings (24 Stunden) stärker induziert als nach dem ersten Kälteimpuls, während Xyloglucan- Endotransglucosylase/Hydrolase Gene, deren Produkte für eine Restrukturierung der Zellwand verantwortlich sind, früh auf das Triggering reagierten. Die starke Induktion dieser Gene, sowohl bei der Deakklimatisierung als auch beim Triggering, lässt vermuten, dass sie eine wesentliche Rolle bei der Stabilisierung der Zellen während des Wachstums und bei der Reaktion auf wiederkehrende Stressbedingungen spielen. Zusammenfassend gibt diese Arbeit neue Einblicke in die Regulierung der Deakklimatisierung und des Kältestress-Gedächtnisses in A. thaliana und eröffnet neue Möglichkeiten für künftige, gezielte Studien von essentiellen Genen in diesem Prozess. N2 - Throughout their lifetime plants need to adapt to temperature changes. Plants adapt to nonfreezing cold temperatures in a process called cold priming (cold acclimation) and lose the acquired freezing tolerance during warmer temperatures through deacclimation. The alternation of both processes is essential for plants to achieve optimal fitness in response to different temperature conditions. Cold acclimation has been extensively studied, however, little is known about the regulation of deacclimation. This thesis elucidates the process of deacclimation on a physiological and molecular level in Arabidopsis thaliana. Electrolyte leakage measurements during cold acclimation and up to four days of deacclimation enabled the identification of four knockout mutants (hra1, lbd41, mbf1c and jub1) with a slower rate of deacclimation compared to the wild type. A transcriptomic study using RNA-Sequencing in A. thaliana Col-0, jub1 and mbf1c identified the importance of the inhibition of stress responsive and Jasmonate-ZIM-domain genes as well as the regulation of cell wall modifications during deacclimation. Moreover, measurements of alcohol dehydrogenase activity and gene expression changes of hypoxia markers during the first four days of deacclimation evidently showed that a hypoxia response is activated during deacclimation. Epigenetic regulation was observed to be extensively involved during cold acclimation and 24 h of deacclimation in A. thaliana. Further, both deacclimation studies showed that the previous hypothesis that heat stress might play a role in early deacclimation, is not likely. A number of DNA- and histone demethylases as well as histone variants were upregulated during deacclimation suggesting a role in plant memory. Recently, multiple studies have shown that plants are able to retain memory of a previous cold stress even after a week of deacclimation. In this work, transcriptomic and metabolomic analyses of Arabidopsis during 24 h of priming (cold acclimation) and triggering (recurring cold stress after deacclimation) revealed a uniquely significant and transient induction of DREB1D, DREB1E and DREB1F transcription factors during triggering contributing to fine-tuning of the second cold stress response. Furthermore, genes encoding Late Embryogenesis Abundant (LEA) and antifreeze proteins and proteins detoxifying reactive oxygen species were higher induced during late triggering (24 h) compared to primed samples, while cell wall remodelers of the class xyloglucan endotransglucosylase/hydrolase were early responders of triggering. The high induction of cell wall remodelers during deacclimation as well as triggering proposes that these proteins play an essential role in the stabilization of the cells during growth as well as the response to recurring stresses. Collectively this work gives new insights on the regulation of deacclimation and cold stress memory in A. thaliana and opens the door to future targeted studies of essential genes in this process. KW - cold stress KW - deacclimation KW - Arabidopsis thaliana KW - epigenetics KW - co-expression network analysis KW - WGCNA KW - RNA-sequencing KW - differential gene expression KW - hypoxia KW - transcription factors KW - Kältestress KW - Deakklimatisierung KW - Epigenetik KW - Koexpression Netzwerk Analysen KW - RNA-Sequenzierung KW - Differenzielle Genexpression KW - Hypoxie KW - Transkriptionsfaktoren Y1 - 2022 ER - TY - THES A1 - von Groll, Uritza T1 - Studien der Funktion des Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. SDD1-Gens in der stomatären Musterbildung Y1 - 2002 ER - TY - THES A1 - von Deuster, Carola T1 - Simulations on several scales: Studies on protein-ligand binding kinetics and on the antimicrobial peptide NK-2 Y1 - 2010 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - von Bismarck, Thekla T1 - The influence of long-term light acclimation on photosynthesis in dynamic light N2 - Photosynthesis converts light into metabolic energy which fuels plant growth. In nature, many factors influence light availability for photosynthesis on different time scales, from shading by leaves within seconds up to seasonal changes over months. Variability of light energy supply for photosynthesis can limit a plant´s biomass accumulation. Plants have evolved multiple strategies to cope with strongly fluctuation light (FL). These range from long-term optimization of leaf morphology and physiology and levels of pigments and proteins in a process called light acclimation, to rapid changes in protein activity within seconds. Therefore, uncovering how plants deal with FL on different time scales may provide key ideas for improving crop yield. Photosynthesis is not an isolated process but tightly integrates with metabolism through mutual regulatory interactions. We thus require mechanistic understanding of how long-term light acclimation shapes both, dynamic photosynthesis and its interactions with downstream metabolism. To approach this, we analyzed the influence of growth light on i) the function of known rapid photosynthesis regulators KEA3 and VCCN1 in dynamic photosynthesis (Chapter 2-3) and ii) the interconnection of photosynthesis with photorespiration (PR; Chapter 4). We approached topic (i) by quantifying the effect of different growth light regimes on photosynthesis and photoprotection by using kea3 and vccn1 mutants. Firstly, we found that, besides photosynthetic capacity, the activities of VCCN1 and KEA3 during a sudden high light phase also correlated with growth light intensity. This finding suggests regulation of both proteins by the capacity of downstream metabolism. Secondly, we showed that KEA3 accelerated photoprotective non-photochemical quenching (NPQ) kinetics in two ways: Directly via downregulating the lumen proton concentration and thereby de-activating pH-dependent NPQ, and indirectly via suppressing accumulation of the photoprotective pigment zeaxanthin. For topic (ii), we analyzed the role of PR, a process which recycles a toxic byproduct of the carbon fixation reactions, in metabolic flexibility in a dynamically changing light environment. For this we employed the mutants hpr1 and ggt1 with a partial block in PR. We characterized the function of PR during light acclimation by tracking molecular and physiological changes of the two mutants. Our data, in contrast to previous reports, disprove a generally stronger physiological relevance of PR under dynamic light conditions. Additionally, the two different mutants showed pronounced and distinct metabolic changes during acclimation to a condition inducing higher photosynthetic activity. This underlines that PR cannot be regarded purely as a cyclic detoxification pathway for 2PG. Instead, PR is highly interconnected with plant metabolism, with GGT1 and HPR1 representing distinct metabolic modulators. In summary, the presented work provides further insight into how energetic and metabolic flexibility is ensured by short-term regulators and PR during long-term light acclimation. N2 - Photosynthese wandelt Lichtenergie in metabolische Energie um, welche das Pflanzenwachstum antreibt. In der Natur wird die Verfügbarkeit von Licht von vielerlei Faktoren auf unterschiedlichen Zeitskalen beeinflusst, z. B. von der Beschattung durch Blätter innerhalb von Sekunden bis hin zu jahreszeitlichen Veränderungen über Monate. Fluktuationen in der Lichtenergieverfügbarkeit in der Natur kann die Biomasseakkumulation der Pflanzen limitieren. Pflanzen haben verschiedene Strategien entwickelt, um stark fluktuierendes Licht nutzen zu können. Diese reichen von der langfristigen Optimierung der Blattmorphologie und Physiologie und des Gehalts an Pigmenten und Proteinen in dem Prozess der Lichtakklimatisierung bis hin zu schnellen Veränderungen der Proteinaktivität innerhalb von Sekunden. Daher kann die Aufdeckung der Art und Weise, wie Pflanzen mit FL auf verschiedenen Zeitskalen umgehen, wichtige Ideen zur Verbesserung der Ernteerträge liefern. Die Photosynthese ist kein isolierter Prozess, sondern steht in enger Interaktion mit den nachgeschalteten Stoffwechselwegen. Daher benötigen wir mechanistisches Verständnis, wie Lichtakklimatisierung die dynamische Photosynthese als auch deren Interaktion mit Downstream-Metabolismus moduliert. Dafür haben wir den Einfluss von Lichtakklimatisierung auf i) die Funktion der schnellen Photosyntheseregulatoren KEA3 und VCCN1 in der dynamischen Photosynthese und ii) die flexible Interaktion von Photorespiration mit Photosynthese analysiert. Im ersten Themenkomplex (i) wurden die Auswirkungen verschiedener Wachstumslicht-bedingungen auf Photosynthese und Photoprotektion anhand von kea3- und vccn1-Mutanten quantifiziert. Zum einen konnten wir zeigen, dass neben der photosynthetischen Kapazität auch die Aktivitäten von VCCN1 und KEA3 während eines Hochlichtpulses mit der Wachstumslichtintensität korrelierten. Dies deutet auf eine Regulierung beider Proteine durch die Kapazität des Downstream-Metabolismus hin. Zum anderen beschleunigte KEA3 die Kinetik des photoprotektiven nicht-photochemischen Quenchings (NPQ) auf zweifache Weise: Direkt über die Herabregulierung der lumenalen Protonenkonzentration, was den pH-abhängigen NPQ deaktivierte, und indirekt über die Unterdrückung der Akkumulation des photoprotektiven Pigments Zeaxanthin. Für das zweite Thema (ii) untersuchten wir die Rolle des photorespiratorischen Metabolismus (PR), welcher ein toxisches Nebenprodukt der Kohlenstofffixierungsreaktionen recycelt, in der metabolischen Flexibilität in einer sich dynamisch verändernden Lichtumgebung. Dazu verwendeten wir die Mutanten hpr1 und ggt1 mit teilweise blockiertem PR Flux. Unsere Daten widerlegen, im Gegensatz zu früheren Berichten, eine allgemein größere physiologische Bedeutung von PR unter dynamischen Lichtbedingungen. Die beiden Mutanten zeigten ausgeprägte und distinkte metabolische Veränderungen während der Akklimatisierung an eine Bedingung mit höherer photosynthetischer Aktivität. Dies zeigt, dass PR nicht ausschließlich als zyklischer Entgiftungsweg für 2PG angesehen werden kann. Vielmehr ist PR tief in den pflanzlichen Stoffwechsel eingebettet, wobei GGT1 und HPR1 als distinkte Stellschrauben des Downstream-Metabolismus agieren. Zusammenfassend liefert die vorliegende Arbeit weitere Erkenntnisse darüber, wie die energetische und metabolische Flexibilität durch kurzfristige Regulatoren und den photorespiratorischen Metabolismus während der langfristigen Lichtakklimatisierung gewährleistet wird. KW - photosynthesis KW - fluctuating light KW - Arabidopsis thaliana KW - Photosynthese KW - fluktuierendes Licht Y1 - 2023 ER - TY - THES A1 - von Benda-Beckmann, Alexander Michael T1 - Galaxies and environment from voids to groups Y1 - 2008 ER - TY - THES A1 - Voigt, Manfred T1 - Untersuchungen und Vorschläge zur Verbesserung der Klassifikation des somatischen Entwicklungsstandes Neugeborener unter besonderer Berücksichtigung des Geburtsgewichtes : Mehrdimensionale Analyse der Beziehungsstruktur zwischen anthropometrischen Maßen der Eltern - besonders der Mütter - und ihrer Neugeborenen ; Hauptbd. Y1 - 1994 ER - TY - THES A1 - Voigt, Manfred T1 - Untersuchungen und Vorschläge zur Verbesserung der Klassifikation des somatischen Entwicklungsstandes Neugeborener unter besonderer Berücksichtigung des Geburtsgewichtes : Mehrdimensionale Analyse der Beziehungsstruktur zwischen anthropometrischen Maßen der Eltern - besonders der Mütter - und ihrer Neugeborenen ; Anlagenbd. Y1 - 1994 ER - TY - THES A1 - Voelker, Camilla T1 - Molekulare Charakterisierung und Protein-Interaktionsstudien von vakuolären Kaliumkanälen in Arabidopsis thaliana Y1 - 2008 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Vigeolas, Helene T1 - Regulation of triacylglycerol biosynthesis in developing seeds of Brassica napus L. and Arabidopsis thaliana (L.) Heyn Y1 - 2004 ER - TY - THES A1 - Verhounig, Andreas T1 - Riboswitche für die konditionale Genexpression in Bakterien und Plastiden Y1 - 2013 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Verbancic, Jana T1 - Carbon supply and the regulation of primary cell wall synthesis in Arabidopsis thaliana N2 - Cellulose is the most abundant biopolymer on Earth and cell wall (CW) synthesis is one of the major carbon consumers in the plant cell. Structure and several interaction partners of plasma membrane (PM)-bound cellulose synthase (CESA) complexes, CSCs, have been studied extensively, but much less is understood about the signals that activate and translocate CESAs to the PM and how exactly cellulose synthesis is being regulated during the diel cycle. The literature describes CSC regulation possibilities through interactions with accessory proteins upon stress conditions (e.g. CC1), post-translational modifications that regulate CSC speed and their possible anchoring in the PM (e.g. with phosphorylation and S-acylation, respectively). In this thesis, 13CO2 labeling and imaging techniques were employed in the same Arabidopsis seedling growth system to elucidate how and when new carbon is incorporated into cell wall (CW) sugars and UDP-glucose, and to follow CSC behavior during the diel cycle. Additionally, an ubiquitination analysis was performed to investigate a possible mechanism to affect CSC trafficking to and/or from the PM. Carbon is being incorporated into CW glucose at a 3-fold higher rate during the light period in comparison to the night in wild-type seedlings. Furthermore, CSC density at the PM, as an indication of active cellulose synthesizing machinery, is increasing in the light and falling during the night, showing that CW biosynthesis is more active in the light. Therefore, CW synthesis might be regulated by the carbon status of the cell. This regulation is broken in the starchless pgm mutant where light and dark carbon incorporation rates into CW glucose are similar, possibly due to the high soluble sugar content in pgm during the first part of the night. Strikingly, pgm CSC abundance at the PM is constantly low during the whole diel cycle, indicating little or no cellulose synthesis, but can be restored with exogenous sucrose or a longer photoperiod. Ubiquitination was explored as a possible regulating mechanism for translocation of primary CW CSCs from the PM and several potential ubiquitination sites have been identified.. The approach in this thesis enabled to study cellulose/CW synthesis from different angles but in the same growth system, allowing direct comparison of those methodologies, which could help understand the relationship between the amount of available carbon in a plant cell and the cells capacity to synthesize cellulose/CW. Understanding which factors contribute to cellulose synthesis regulation and addressing those fundamental questions can provide essential knowledge to manage the need for increased crop production. KW - cellulose KW - cell wall KW - 13CO2 labeling KW - UDP-glucose KW - ubiquitination Y1 - 2021 ER - TY - THES A1 - Vasilevski, Aleksandar T1 - Research in pectin synthesis by analysing the seed coat mucilage Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Vannahme, Gerald T1 - Bewertung der Produktivität arktischer Standorte am Beispiel eines nordsibirischen Tundrengebietes der Taimyrhalbinsel Y1 - 1999 ER - TY - THES A1 - Vandrich, Jasmina T1 - Metabolic Engineering in Halomonas elongata Y1 - 2019 ER - TY - THES A1 - Vakeel, Padmanabhan T1 - Biochemical and cellular characterization of filamin binding proteins in cross striated muscle Y1 - 2006 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Uttamchand, Narendra Kumar T1 - Shape-memory properties of magnetically active compositives based on multiphase polymer networks Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Ulbricht-Jones, Elena Sofia T1 - The virescent and narrow leaf phenotype of a plastome-genome-incompatible Oenothera hybrid is associated with the plastid gene accD and fatty acid synthesis Y1 - 2017 ER - TY - THES A1 - Uflewski, Michal T1 - Characterizing the regulation of proton antiport across the thylakoid membrane N2 - Die Energie, die zum Antrieb photochemischer Reaktionen benötigt wird, stammt aus der Ladungstrennung an der Thylakoidmembran. Aufrgrund des Unterschieds in der Protonenkonzentration zwischen dem Stroma der Chloroplasten und dem Thylakoidlumen wird eine Protonenmotorische Kraft (pmf) erzeugt. Die pmf setzt sich aus dem Protonengradienten (ΔpH) und dem Membranpotential (ΔΨ) zusammen, die gemeinsam die ATP-Synthese antreiben. In der Natur schwankt die Energiemenge, die die Photosynthese antreibt, aufgrund häufiger Änderungen der Lichtintensität. Der Thylakoid-Ionentransport kann den Energiefluss durch einen Photosyntheseapparat an die Lichtverfügbarkeit anpassen, indem er die pmf-Zusammensetzung verändert. Die Dissipation von ΔΨ verringert die Ladungsrekombination am Photosystem II, so dass ein Anstieg der ΔpH-Komponente eine Rückkopplung zur Herabregulierung der Photosynthese auslösen kann. Der durch den K+-Austausch-Antiporter 3 (KEA3) gesteuerte K+/H+-Antiport reduziert den ΔpH-Anteil von pmf und dämpft dadurch das nicht-photochemische Quenching (NPQ). Infolgedessen erhöht sich die Photosyntheseeffizienz beim Übergang zu geringerer Lichtintensität. Ziel dieser Arbeit war es, Antworten auf Fragen zur Regulierung der KEA3-Aktivität und ihrer Rolle in der Pflanzenentwicklung zu finden. Die vorgestellten Daten zeigen, dass KEA3 in Pflanzen, denen der Chloroplasten-ATP-Synthase-Assembly-Faktor CGL160 fehlt und die eine verminderte ATP-Synthase-Aktivität aufweisen, eine zentrale Rolle bei der Regulierung der Photosynthese und des Pflanzenwachstums unter stationären Bedingungen spielt. Das Fehlen von KEA3 in der cgl160-Mutante führt zu einer starken Beeinträchtigung des Wachstums, da die Photosynthese aufgrund des erhöhten pH-abhängigen NPQs und des verringerten Elektronenflusses durch den Cytochrom b6f-Komplex eingeschränkt ist. Die Überexpression von KEA3 in der cgl160-Mutante erhöht die Ladungsrekombination im Photosystem II und fördert die Photosynthese. In Zeiten geringer ATP-Synthase-Aktivität profitieren die Pflanzen also von der KEA3-Aktivität. KEA3 unterliegt einer Dimerisierung über seinen regulatorischen C-Terminus (RCT). Der RCT reagiert auf Veränderungen der Lichtintensität, da die Pflanzen, die KEA3 ohne diese Domäne exprimieren, einen reduzierten Lichtschutzmechanismus bei Lichtintensitätsschwankungen aufweisen. Allerdings fixieren diese Pflanzen während der Photosynthese-Induktionsphase mehr Kohlenstoff als Gegenleistung für einen langfristigen Photoprotektor, was die regulierende Rolle von KEA3 in der Pflanzenentwicklung zeigt. Der KEA3-RCT ist dem Thylakoidstroma zugewandt, so dass seine Regulierung von lichtinduzierten Veränderungen in der Stroma-Umgebung abhängt. Die Regulierung der KEA3-Aktivität überschneidet sich mit den pH-Änderungen im Stroma, die bei Lichtschwankungen auftreten. Es hat sich gezeigt, dass ATP und ADP eine Affinität zum heterolog exprimierten KEA3 RCT haben. Eine solche Wechselwirkung verursacht Konformationsänderungen in der RCT-Struktur. Die Faltung der RCT-Liganden-Interaktion hängt vom pH-Wert der Umgebung ab. Mit einer Kombination aus Bioinformatik und In-vitro-Ansatz wurde die ATP-Bindungsstelle am RCT lokalisiert. Das Einfügen einer Punktmutation in der KEA3-RCT Bindungsstelle in planta führte zu einer Deregulierung der Antiporteraktivität beim Übergang zu wenig Licht. Die in dieser Arbeit vorgestellten Daten ermöglichten es uns, die Rolle von KEA3 bei der Anpassung der Photosynthese umfassender zu bewerten und Modelle zur Regulierung der KEA3-Aktivität während des Übergangs zwischen verschiedenen Lichtintensitäten vorzuschlagen. N2 - The energy required to drive photochemical reactions is derived from charge separation across the thylakoid membrane. As the consequence of difference in proton concentration between chloroplasts stroma and thylakoid lumen, a proton motive force (pmf) is generated. The pmf is composed out of the proton gradient (ΔpH) and membrane potential (ΔΨ), and together they drive the ATP synthesis. In nature, the amount of energy fueling photosynthesis varies due to frequent changes in the light intensity. Thylakoid ion transport can adapt the energy flow through a photosynthetic apparatus to the light availability by adjusting the pmf composition. Dissipation of ΔΨ reduces the charge recombination at the photosystem II, allowing for an increase in ΔpH component to trigger a feedback downregulation of photosynthesis. K+ Exchange Antiporter 3 (KEA3) driven K+/H+ antiport reduces the ΔpH fraction of pmf, thereby dampening a non-photochemical quenching (NPQ). As a result, it increases the photosynthesis efficiency during the transition to lower light intensity. This thesis aimed to find the answers for questions concerning KEA3 activity regulation and its role in plant development. Presented data shows that in plants lacking chloroplast ATP synthase assembly factor CGL160 with decreased ATP synthase activity, KEA3 has a pivotal role in photosynthesis regulation and plant growth during steady-state conditions. Lack of KEA3 in cgl160 mutant results in a strong growth impairment, as photosynthesis is limited due to increased pH-dependent NPQ and decreased electron flow through cytochrome b6f complex. Overexpression of KEA3 in cgl160 mutant increases charge recombination at photosystem II, promoting photosynthesis. Thus, during periods of low ATP synthase activity, plants benefit from KEA3 activity. The KEA3 undergoes dimerization via its regulatory C-terminus (RCT). The RCT responds to changes in light intensity as the plants expressing KEA3 without this domain show reduced photo-protective mechanism in light intensity transients. However, those plants fix more carbon during the photosynthesis induction phase as a trade-off for a long-term photoprotection, showing KEA3 regulatory role in plant development. The KEA3 RCT is facing thylakoid stroma, thus its regulation depends on light-induced changes in the stromal environment. KEA3 activity regulation overlaps with the stromal pH changes occurring during light fluctuations. The ATP and ADP has shown to have an affinity towards heterologously expressed KEA3 RCT. Such interaction causes conformational changes in RCT structure. The fold change of RCT-ligand interaction depends on the environmental pH value. With a combination of bioinformatics and in vitro approach, the ATP binding site at RCT was located. Introduction of binding site point mutation in planta KEA3 RCT resulted in antiporter activity deregulation during transition to low light. Together, the data presented in this thesis allowed us to assess more broadly a KEA3 role in photosynthesis adjustment and propose the models of KEA3 activity regulation throughout transition in light intensity. KW - plant KW - photosynthesis KW - thylakoid KW - ion transport KW - fluctuating light KW - Pflanze KW - Photosynthese KW - Thylakoid KW - Ionentransport KW - schwankendes Licht Y1 - 2021 ER - TY - THES A1 - Tung, Wing Tai T1 - Polymeric fibrous scaffold on macro/microscale towards tissue regeneration Y1 - 2021 ER - TY - THES A1 - Tschoep, Hendrik T1 - The response of growth and primary metabolism to a mild but sustained nitrogen limitation in arabidopsis thaliana Y1 - 2009 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Tong, Hao T1 - Dissection of genetic architecture of intermediate phenotypes and predictions in plants N2 - Determining the relationship between genotype and phenotype is the key to understand the plasticity and robustness of phenotypes in nature. While the directly observable plant phenotypes (e.g. agronomic, yield and stress resistance traits) have been well-investigated, there is still a lack in our knowledge about the genetic basis of intermediate phenotypes, such as metabolic phenotypes. Dissecting the links between genotype and phenotype depends on suitable statistical models. The state-of-the-art models are developed for directly observable phenotypes, regardless the characteristics of intermediate phenotypes. This thesis aims to fill the gaps in understanding genetic architecture of intermediate phenotypes, and how they tie to composite traits, namely plant growth. The metabolite levels and reaction fluxes, as two aspects of metabolic phenotypes, are shaped by the interrelated chemical reactions formed in genome-scale metabolic network. Here, I attempt to answer the question: Can the knowledge of underlying genome-scale metabolic network improve the model performance for prediction of metabolic phenotypes and associated plant growth? To this end, two projects are investigated in this thesis. Firstly, we propose an approach that couples genomic selection with genome-scale metabolic network and metabolic profiles in Arabidopsis thaliana to predict growth. This project is the first integration of genomic data with fluxes predicted based on constraint-based modeling framework and data on biomass composition. We demonstrate that our approach leads to a considerable increase of prediction accuracy in comparison to the state-of-the-art methods in both within and across environment predictions. Therefore, our work paves the way for combining knowledge on metabolic mechanisms in the statistical approach underlying genomic selection to increase the efficiency of future plant breeding approaches. Secondly, we investigate how reliable is genomic selection for metabolite levels, and which single nucleotide polymorphisms (SNPs), obtained from different neighborhoods of a given metabolic network, contribute most to the accuracy of prediction. The results show that the local structure of first and second neighborhoods are not sufficient for predicting the genetic basis of metabolite levels in Zea mays. Furthermore, we find that the enzymatic SNPs can capture most the genetic variance and the contribution of non-enzymatic SNPs is in fact small. To comprehensively understand the genetic architecture of metabolic phenotypes, I extend my study to a local Arabidopsis thaliana population and their hybrids. We analyze the genetic architecture in primary and secondary metabolism as well as in growth. In comparison to primary metabolites, compounds from secondary metabolism were more variable and show more non-additive inheritance patterns which could be attributed to epistasis. Therefore, our study demonstrates that heterozygosity in local Arabidopsis thaliana population generates metabolic variation and may impact several tasks directly linked to metabolism. The studies in this thesis improve the knowledge of genetic architecture of metabolic phenotypes in both inbreed and hybrid population. The approaches I proposed to integrate genome-scale metabolic network with genomic data provide the opportunity to obtain mechanistic insights about the determinants of agronomically important polygenic traits. Y1 - 2019 ER - TY - THES A1 - Ting, Michael Kien Yin T1 - Circadian-regulated dynamics of translation in Arabidopsis thaliana Y1 - 2021 ER - TY - THES A1 - Timofeeva, Nadezda T1 - Effect of ions and amino-acid sequence on collagen structure BT - a molecular dynamics study Y1 - 2015 ER - TY - THES A1 - Tiller, Nadine T1 - Plastid translation : functions of plastid-specific ribosomal proteins and identification of a factor mediating plastid-to-nucleus retrograde sifnalling Y1 - 2011 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Tietjen, Briit-Kristien T1 - Drylands under climate change : a novel ecohydrological modelling approach Y1 - 2008 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Tientcheu, Charles Merlin T1 - Entwicklung von neuartigen amperometrischen Affinitätssensoren mit PQQ-abhängiger Glucosedehydrogenase als Markereenzym Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Thirumalaikumar, Venkatesh P. T1 - Investigating drought and heat stress regulatory networks in Arabidopsis and tomato Y1 - 2019 ER - TY - THES A1 - Thier, Martina T1 - Multiparametrische Immunoassays zur Beurteilung von antitumoralen Therapien in der präklinischen Forschung Y1 - 2007 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Thieme, Christoph J. T1 - Sequence and structure determinants of microRNA maturation and the elucidation of RNA transport in plants Y1 - 2015 ER - TY - THES A1 - Thalhammer, Anja T1 - Physiological, functional and structural characterization of five closely related COR/LEA (COld Regulated/Late Embroygenesis Abundant) proteins from Arabidopsis thaliana (L.) Y1 - 2012 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Tews, Jörg T1 - The impact of climate change and land use on woody plants in semiarid savanna : modelling shrub population dynamics in the southern kalahari Y1 - 2003 ER - TY - THES A1 - Tewes, Frank T1 - Redoxregulierte Ereignisse im Interlaukin-1-Signalstransfer : IL-1-abhängige Assoziationen und Aktivierbarkeit von Proteinkinasen am Interleukin-1 Rezeptor Typ I Y1 - 1998 ER - TY - THES A1 - Taube, Robert T1 - Characterisations of Fungal Communities in Temperate Lakes BT - with focus on diversity, abundance and methodological aspects of quantifying abundance Y1 - 2019 ER - TY - THES A1 - Tartivel, Lucile T1 - Design of hydrogels with inverse shape-memory function for biomedical applications Y1 - 2013 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Tanner, Norman T1 - Methoden zur routinemäßigen Untersuchung von Bienenprodukten mittels Fourier-transformierter Infrarotspektroskopie Y1 - 2022 ER - TY - THES A1 - Tanne, Johannes T1 - Direkter Elektronentransfer und Bioelektrokatalyse Häm-haltiger Redoxproteine und -enzyme an geladenen MWCNT-Polyanilin- Hybriden in elektrochemischen Biosensoren Y1 - 2015 ER - TY - THES A1 - Tan, Chongxiao T1 - Entwicklung von direkten, homogenen Immunoassays als Schnelltests zum Nachweis von Tetrahydrocannabinol in Speichelproben Y1 - 2010 CY - Potsdam ER - TY - THES A1 - Tabatabaei, Iman T1 - Development of new selection systems for organellar genome transformation N2 - Plant cells host two important organelles: mitochondria, known as the cell’s ‘powerhouse’, which act by converting oxygen and nutrients into ATP, and plastids, which perform photosynthesis. These organelles contain their own genomes that encode proteins required for gene expression and energy metabolism. Transformation technologies offer great potential for investigating all aspects of the physiology and gene expression of these organelles in vivo. In addition, organelle transformation can be a valuable tool for biotechnology and molecular plant breeding. Plastid transformation systems are well-developed for a few higher plants, however, mitochondrial transformation has so far only been reported for Saccharomyces cerevisiae and the unicellular alga Chlamydomonas reinhardtii. Development of an efficient new selection marker for plastid transformation is important for several reasons, including facilitating supertransformation of the plastid genome for metabolic engineering purposes and for producing multiple knock-outs or site-directed mutagenesis of two unlinked genes. In this work, we developed a novel selection system for Nicotiana tabacum (tobacco) chloroplast transformation with an alternative marker. The marker gene, aac(6′)-Ie/aph(2′′)-Ia, was cloned into different plastid transformation vectors and several candidate aminoglycoside antibiotics were investigated as selection agents. Generally, the efficiency of selection and the transformation efficiency with aac(6′)-Ie/aph(2′′)-Ia as selectable marker in combination with the aminoglycoside antibiotic tobramycin was similarly high as that with the standard marker gene aadA and spectinomycin selection. Furthermore, our new selection system may be useful for the development of plastid transformation for new species, including cereals, the world’s most important food crops, and could also be helpful for the establishment of a selection system for mitochondrial transformation. To date, all attempts to achieve mitochondrial transformation for higher plants have been unsuccessful. A mitochondrial transformation system for higher plants would not only provide a potential for studying mitochondrial physiology but could also provide a method to introduce cytoplasmic male sterility into crops to produce hybrid seeds. Establishing a stable mitochondrial transformation system in higher plants requires several steps including delivery of foreign DNA, stable integration of the foreign sequences into the mitochondrial genome, efficient expression of the transgene, a highly regenerable tissue culture system that allows regeneration of the transformed cells into plants, and finally, a suitable selection system to identify cells with transformed mitochondrial genomes. Among all these requirements, finding a good selection is perhaps the most important obstacle towards the development of a mitochondrial transformation system for higher plants. In this work, two selection systems were tested for mitochondrial transformation: kanamycin as a selection system in combination with the antibiotic-inactivating marker gene nptII, and sulfadiazine as a selection agent that inhibits the folic acid biosynthesis pathway residing in plant mitochondria in combination with the sul gene encoding an enzyme that is insensitive to inhibition by sulfadiazine. Nuclear transformation experiments were considered as proof of the specificity of the sulfadiazine selection system for mitochondria. We showed that an optimized sulfadiazine selection system, with the Sul protein targeted to mitochondria, is much more efficient than the previous sulfadiazine selection system, in which the Sul protein was targeted to the chloroplast. We also showed by systematic experiments that the efficiency of selection and nuclear transformation of the optimized sulfadiazine selection was higher compared to the standard kanamycin selection system. Finally, we also investigated the suitability of this selection system for nuclear transformation of the model alga Chlamydomonas reinhardtii, obtaining promising results. Although we designed several mitochondrial transformation vectors with different expression elements and integration sites in the mitochondrial genome based on the sulfadiazine system, and different tissue culture condition were also considered, we were not able to obtain mitochondrial transformation with this system. Nonetheless, establishing the sul gene as an efficient and specific selection marker for mitochondria addresses one of the major bottlenecks and may pave the way to achieve mitochondrial transformation in higher plants. KW - plastid transformation KW - tobramycin KW - bifunctional enzyme KW - mitochondrial transformation KW - sulfadiazine Y1 - 2017 ER - TY - THES A1 - Székely, András Csaba T1 - Long-distance circadian coordination via a phloem-delivered mobile transcript Y1 - 2024 ER -