Dokument: Analyse und Anwendung von natürlichen und artifiziellen Stoffwechselwegen zur Verbesserung der photosynthetischen Effizienz

Titel:	Analyse und Anwendung von natürlichen und artifiziellen Stoffwechselwegen zur Verbesserung der photosynthetischen Effizienz
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=30555
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140911-114736-0
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	M. Sc. Maier, Alexandra [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 14,18 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 03.09.2014 / geändert 03.09.2014
Beitragende:	Priv. Doz. Dr. Maurino, Veronica Graciela [Gutachter] Prof. Dr. Weber, Andreas P. M. [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibung:	Es ist von globalem Interesse die Erträge von Nutzpflanzen zu erhöhen. Um dies zu gewährleisten, gibt es aktuell verschiedene Forschungsansätze. Diesbezüglich wurde in der vorliegenden Dissertation ein artifizieller Stoffwechselweg in A. thaliana untersucht, der zum Ziel hatte, durch eine Verstoffwechselung von Glykolat im Chloroplasten die Energiekosten der Photorespiration zu erniedrigen und mehr Biomasseproduktion hervorzurufen. In Vorarbeiten wurden transgene GMK- Pflanzen etabliert, welche die Glykolat Oxidase, die Malat Synthase und die Katalase im Chloroplasten exprimierten. Die GMK- Pflanzen wurden in der vorliegenden Arbeit analysiert und es zeigte sich, dass dieser biotechnologische Ansatz erfolgreich war. Die Pflanzen bildeten größere Blattrosetten aus, hatten eine erhöhte CO2 Assimilation und eine damit einhergehende erhöhte Biomasseproduktion im Vergleich zum Wildtyp. Weiterhin wurden Hinweise aufgezeigt, die auf einen erniedrigten Fluss durch den photorespiratorischen Stoffwechselweg und eine Metabolisierung des Glykolats hindeuteten. Parallel dazu wurde eine Möglichkeit untersucht, den GMK- Stoffwechselweg zu optimieren. In diesem Ansatz wurde eine Glykolat Dehydrogenase aus der Grünalge Micromonas sp. kloniert und in wildtypische Pflanzen und Malat- Synthase überexprimierende A. thaliana Pflanzen mittels A. tumefaciens vermittelter Transformation stabil eingebracht. Homozygote Pflanzen für das Transgen wurden in der T3 Generation untersucht. Die mGDH und mGDH-MS Pflanzen zeigten keine Verbesserungen im Aufbau von Biomasse. In diesem Zusammenhang muss der benötigte Elektronenakzeptor für die Umsetzung des Substrats identifiziert werden, um die mGDH Aktivität zu prüfen. Im zweiten Teil dieser Arbeit sollten die physiologische Rollen, sowie die Regulationen des NAD-ME 1 und NAD-ME 2 im Mitochondrium von A. thaliana untersucht werden. Im Rahmen dieser Arbeit wurden knockout Mutanten des mitochondrialen Malat Metabolismus analysiert. Die Einzelmutanten von NAD-ME 1 und NAD-ME 2, sowie die Einzelmutante des mMDH 1 wurden in verschiedenen Kombinationen gekreuzt, um den Malat Metabolismus im Mitochondrium zu beeinträchtigen. Die kombinierten Mutanten mmdh 1 * nad-me 1.2, mmdh 1 * nad-me 2.3 und die Tripelmutante mmdh 1 * nad-me 1.2 * 2.3 zeigten einen lichtabhängigen Phänotyp unter Kurztagbedingungen und niedriger Belichtungsstärke. Diese Pflanzen waren kleiner und zeigten gelbliche Blätter mit erniedrigten FV/ FM Verhältnissen im Vergleich zum Wildtyp und den Einzelmutanten. Metabolische und phänotypische Veränderungen deuteten auf einen Mangel an Kohlenstoff, resultierend aus dem veränderten Malat Metabolismus in diesen Mehrfachmutanten hin. Des Weiteren wurden durch die unterschiedlichen metabolischen Profile der Mehrfachmutanten unterschiedliche regulatorische Aufgaben besonders in einer langen Nachtphase für das NAD-ME 1 und NAD-ME 2 vermutet.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Entwicklungs- und Molekularbiologie der Pflanzen
Dokument erstellt am:	11.09.2014
Dateien geändert am:	11.09.2014
Promotionsantrag am:	31.10.2013
Datum der Promotion:	15.01.2014