Universität zu Köln

Heinrichs, Luisa (2015). Die Rolle exogen zugeführter Zucker in der Hochlicht-Akklimatisierung von Arabidopsis thaliana. PhD thesis, Universität zu Köln.

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Abstract

Die Arabidopsis thaliana Doppelmutante adg1-1/tpt-2 zeigt, bedingt durch den vollständigen Funktionsverlust des Triosephosphat/Phosphat Translokators (TPT; tpt-2) und einen Defekt der Stärkebiosynthese in Blättern (AGPase; adg1-1), unter Hochlichtbedingungen sowohl einen retardierten Wachstumsphänotyp als auch einen „Hoch-Chlorophyll-Fluoreszenz“-Phänotyp (HCF). Erfolgte die Anzucht auf ½ MS-Agarplatten mit Glucose (Glc) oder Saccharose (Suc) konnten beide Phänotypen gerettet werden. Um eine Beteiligung beider Gene an der zuckerabhängigen Rettung zu prüfen, wurden zusätzlich Tripelmutanten untersucht, die entweder über einen Defekt in der Hexokinase1 (HXK1; gin2-1) oder des Glucose-6-phosphat/Phosphat Translokator2 (GPT2, gpt2-1) verfügen. Wildtypen, sowie Einzel-, Doppel- und Tripelmutanten wurden für die Experimente auf ½ MS-Agarplatten ohne Zucker oder mit Zugabe von jeweils Glc, Suc oder Fructose (Fru) angezogen. Der Wachstumsphänotyp aller Doppel- und Tripelmutanten konnte nur durch Glc und Suc, nicht aber durch Fru gerettet werden. Alle drei Zucker waren hingegen in der Lage, unabhängig von der HXK1, den HCF und auch den Photosynthesephänotyp zu retten. Es ist zu vermuten, dass die direkte Aufnahme von löslichen Zuckern in den Chloroplasten und deren Verstoff-wechselung im Stroma zur Rettung der adg1-1/tpt-2-Phänotypen beiträgt, obwohl der Tag- sowie der Nachtexport von Photoassimilaten blockiert ist. Desweiteren existiert eine direkte Korrelation zwischen der photosynthetischen Elektronentransportrate und dem Kohlenhydratstatus im Mesophyll der adg1-1/tpt-2-Doppelmutante. Damit ergibt sich die Frage über die Fähigkeit von Chloroplasten den metabolischen Ist-Zustand der Zelle wahrzunehmen.

Item Type:	Thesis (PhD thesis)
Translated abstract:	Abstract Language An Arabidopsis thaliana double mutant with a knock-out in the triose phosphate/phosphate translocator (TPT; tpt-2) and a defect in starch biosynthesis in leaves (AGPase; adg1-1) exhibits growth retardation and a “high chlorophyll fluorescence” (HCF) phenotype under high light conditions. Both phenotypes could be rescued when the plants were grown on ½ MS agar plates supplemented with glucose (Glc) or sucrose (Suc). Triple mutants additionally defective in the Glc-sensing hexokinase1 (HXK1; gin2-1) or the glucose 6-phosphate/ phosphate translocator2 (GPT2; gpt2-1) were used to investigate the involvement of both genes in the sugar-dependent rescue. Wild-type plants, single, double and triple mutants were grown on half strength MS agar in the presence or absence of each Suc, Glc, or fructose (Fru). The growth phenotype of all double and triple mutants could be rescued only by Glc and Suc, but not by Fru. However, all three sugars were capable of rescuing the HCF and photosynthesis phenotype, independent of HXK1. It appears likely that the direct up-take of soluble sugars into chloroplasts and their use as alternative source for anabolic processes within the stroma rescues the phenotypes of adg1-1/tpt-2 when the day- and night-path of photoassimilate export is blocked. In addition, there exists a direct correlation between the photosynthetic electron transport rate and the carbohydrate status in the mesophyll in the adg1-1/tpt-2 double mutant. This poses the question, whether chloroplasts are capable of sensing the metabolic state in the cytosol. English
Creators:	Creators Email ORCID ORCID Put Code Heinrichs, Luisa luisaheinrichs@aol.com UNSPECIFIED UNSPECIFIED
URN:	urn:nbn:de:hbz:38-59398
Date:	2015
Language:	German
Faculty:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences
Divisions:	Faculty of Mathematics and Natural Sciences > Department of Biology > Botanical Institute
Subjects:	Life sciences
Uncontrolled Keywords:	Keywords Language Chloroplasten, Chlorophyllfluoreszenz, HXK1, Retrograde Signale, Zuckerstoffwechsel German chloroplasts, chlorophyll fluorescence, HXK1, retrograde signals, sugar metabolism English
Date of oral exam:	25 November 2014
Referee:	Name Academic Title Flügge, Ulf-Ingo Prof. Dr. Bucher, Marcel Prof. Dr
Refereed:	Yes
URI:	http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/5939