137 | S e i t e
138 | S e i t e Abbildung 20: Venn-Diagramm zur Darstellung der Stadiumsspezifität der differenziellen
Transkripte im Staubblatt (A), sowie tabellarische Aufschlüsselung der vers. Gruppen
des Venn-Diagramms in Genklassen und Art ihrer Regulation (B) ... 33 Abbildung 21: Grafische Darstellung der Gruppen I – VI und X – XI, welche die runterregulierten
Transkripte aller Stadien zusammenfassen, von 14 Gruppen der Transkriptomanalyse
von Staubblättern mit Max-normalisierten Daten ... 35 Abbildung 22: Grafische Darstellung der Gruppen VII – IX und XII - XIV, welche die hochregulierten
Gene aller Stadien zusammenfassen, von 14 Gruppen der Transkriptomanalyse von
Staubblättern mit Max-normalisierten Daten ... 36 Abbildung 23: Validierung der Transkriptomdaten (kleine Diagramme) mit qRT-PCR (große
Diagramme: Δcq relativ zu TIP41) bekannter JA-responsiver Gene (A, A`, A``), MYB-TF (B, B`) und JAZ-Proteine (C, C`, C``) in Staubblättern verschiedener Knospenstadien im
WT und jai1 ... 38 Abbildung 24: Validierung der Transkriptomdaten (kleine Diagramme) mit qRT-PCR (große
Diagramme: Δcq relativ zu TIP41) von Masterregulatoren des Signals (A, A´), ET-Signalwegskomponenten (B, B`) und ET-Biosynthesegene (C, C`) in Staubblättern
verschiedener Knospenstadien im WT und jai1 ... 40 Abbildung 25: Validierung der Transkriptomdaten (kleine Diagramme) mit qRT-PCR (große
Diagramme: Δcq relativ zu TIP41) von ET-responsiver Gene in Staubblättern
verschiedener Knospenstadien im WT und jai1 ... 41 Abbildung 26: Transkriptakkumulation (Δcq relativ zu TIP41) ausgewählter ET-responsiver Gene im
Staubblatt nach JA-Applikation an Knospen einer 35S::SlAOC-RNAi-Linie ... 42 Abbildung 27: Gehalte von ACC in Staubblättern von WT und jai1 in verschiedenen Knospenstadien ... 42 Abbildung 28: Anzahl der freigesetzten Pollen als Maß der Dehiszenz der Antheren der Stadien 4-6
(A), sowie Bestimmung des Wassergehalts (B) an Staubblättern des WTs, NR und jai1
in vers. Knospenstadien ... 43 Abbildung 29: Fruchtblattentwicklungsreihe von WT (A) und jai1 (B) ... 44 Abbildung 30: Frisch- und Trockengewicht (A,B), Wassergehalt (C), und Osmolalität (D), sowie
Gehalte an Glucose, Fructose und Saccharose an Fruchtblättern des WTs und jai1 in
verschiedenen Knospenstadien ... 45 Abbildung 31: Nachweis von PPO-Aktivität (Braunfärbung) an Fruchtknotenquerschnitten
verschiedener Knospenstadien in WT (A) und jai1 (B) ... 47 Abbildung 32: Nachweis von Amylose (Schwarzfärbung) und Amylopektin (Rotfärbung, Pfeile) an
Querschnitten von Fruchtblättern verschiedener Knospenstadien von WT (A) und jai1 (B) ... 48 Abbildung 33: Venn-Diagramm zur Darstellung der Stadiumsspezifität der differenziellen Metabolite
im Fruchtblatt (A), sowie tabellarische Aufschlüsselung der verschiedenen Gruppen
des Venn-Diagramms in Substanzklassen und die Art ihrer Veränderung (B) ... 49 Abbildung 34: Grafische Darstellung der Gruppenanalysen differenzieller Metabolite der
Fruchtblätter mit Max-normalisierten Daten ... 50 Abbildung 35: Grafische Darstellung max-normalisierter Metabolitendaten von Zuckern (A) und AS
(B) im Fruchtblatt verschiedener Knospenstadien im WT und jai1 ... 51 Abbildung 36: Grafische Darstellung max-normalisierter Metabolitendaten von Zuckersäuren (A)
und phosphorylierten Zuckern (B) im Fruchtblatt verschiedener Knospenstadien im
WT und jai1 ... 52
139 | S e i t e Abbildung 37: Grafische Darstellung max-normalisierter Metabolitendaten von Intermediaten des
Shikimisäureweges (A), Phenylpropanoiden (B), Alkaloiden (C) und Flavonoiden (D)
im Fruchtblatt verschiedener Knospenstadien im WT und jai1 ... 53 Abbildung 38: Immunologischer Nachweis von JA/JA-Ile (grüne Fluoreszenz von AlexaFluor488) an
Querschnitten von Fruchtblättern (oben) bzw. Samenanlagen (unten) verschiedener
Knospenstadien von jai1 (A) und WT (B) ... 54 Abbildung 39: Darstellung der Samenanlagenentwicklung anhand von Toluidinblau-gefärbten
Semidünnschnitten in den Entwicklungsstadien 1 - 6 im WT (A) und jai1 (B) ... 55 Abbildung 40: Nachweis von PCD (grüne Fluoreszenz) in Samenanlagen des Blütenstadiums von WT
(A) und jai1 (B) ... 56 Abbildung 41: Venn-Diagramm zur Darstellung der Stadiumsspezifität der differenziellen Transkripte
in den Samenanlagen (A), sowie tabellarische Aufschlüsselung der verschiedenen
Gruppen des Venn-Diagramms in Genklassen und Art ihrer Regulation (B) ... 58 Abbildung 42: Grafische Darstellung der Gruppen I – IX, welche die runterregulierten Transkripte
aller Stadien zusammenfassen, von 16 Gruppen der Transkriptomanalyse von
Samenanlagen mit Max-normalisierten Daten ... 59 Abbildung 43: Grafische Darstellung der Gruppen X – XVI, welche die hochregulierten Transkripte
aller Stadien zusammenfassen, von 16 Gruppen der Transkriptomanalyse von
Samenanlagen mit Max-normalisierten Daten ... 60 Abbildung 44: Validierung der Transkriptomdaten (kleine Diagramme) mit qRT-PCR (große
Diagramme: Δcq relativ zu TIP41) von MYB-TF (A, A´), JAZ-Proteinen (B, B´) und Proteaseinhibitoren (C, C´) in Samenanlagen verschiedener Knospenstadien im WT
und jai1 ... 61 Abbildung 45: Validierung der Transkriptomdaten (kleine Diagramme) mit qRT-PCR (große
Diagramme: Δcq relativ zu TIP41) von GA20ox1 und GA-regulated protein in
Samenanlagen verschiedener Knospenstadien im WT und jai1 ... 62 Abbildung 46: Validierung der Transkriptomdaten (kleine Diagramme) mit qRT-PCR (große
Diagramme: Δcq relativ zu TIP41) von PCD-assoziierten Genen in Samenanlagen
verschiedener Knospenstadien im WT und jai1 ... 63 Abbildung 47: Verlauf der lokal begrenzten Antherendehydrierung (rot straffierte Bereiche) zur
Vorbereitung der Dehiszenz (Pfeile) ... 69 Abbildung 48: JA-Modell der Staubblattentwicklung in Tomate mit positiver Regulation der
Pollenernährung und negativer Regulation von ET, die eine verfrühte ET-Wirkung zur
Vermittlung von Reifung und Antherendehiszenz unterbindet ... 75 Abbildung 49: JA-Modell der Fruchtblatt- und Samenanlagenentwicklung in Tomate mit positiver
Regulation von Abwehr, Schutz und Stabilität, sowie zusätzlicher Funktion in den Samenanlagen zur Versorgung und Vorbereitung der zukünftigen Samenschale zum
Zeitpunkt maximaler JA/JA-Ile-Gehalte ... 81 Abbildung 50: Staubblätter verschiedener Entwicklungsstadien von WT (A) und jai1 (B) nach dem
Einstellen in Tinte ... 98 Abbildung 51: Transkriptomdaten des MYB-TF (SGN-U565825) , in Staubblättern vers.
Knospenstadien im WT und jai1 ... 98
140 | S e i t e Abbildung 52: Transkriptomdaten annotierter IAA- und ARF-Gene, die keine differenzielle
Genexpression im Versuchsansatz aufwiesen, in Staubblättern verschiedener
Knospenstadien im WT und jai1 ... 99
Tabelle 1: Phänotypische Auflistung JA-defizienter und –insensitiver Mutanten in Arabidopsis ... 14
Tabelle 2: Primersequenzen ... 88
Tabelle 3: Übersicht der Fixierungsmethoden ... 95
Tabelle 4: Übersicht der Einbettungen ... 96
Tabelle 5: Differenzielle Transkripte der Staubblätter ... 101
Tabelle 6: Differenzielle Transkripte der Samenanlagen ... 111
Tabelle 7: Differenzielle Metabolite der Staubblätter ... 119
Tabelle 8: Differenzielle Metabolite der Fruchtblätter ... 121
141 | S e i t e
Danksagung
… Allen voran gilt mein Dank Prof. Dr. Bettina Hause, die mir die Möglichkeit gab, meine Dissertation zu diesem spannenden Thema in ihrer Arbeitsgruppe anfertigen zu dürfen. Dieses Thema gab mir die Möglichkeit viele neue Methoden zu erlernen und vorallem kreativ zu arbeiten; sei es in der Gestaltung von Experimenten, als auch in der Aufstellung von Arbeitshypothesen und Modellen aus erhaltenen Ergebnissen. Hierbei möchte ich mich im besonderen Maß für die Freiheit und Unterstützung meiner Ideen in der Planung und Durchführung von Experimenten bedanken, sowie dem mir gegenüber
gebrachten Vertrauen in meine Arbeit. Gleiches gilt auch für die hervorragende fachliche Unterstützung, konstruktive Kritik und die anregenden Diskussionen über „meine wilden Theorien“. Vielen Dank auch für die Möglichkeit des Aufenthalts in Golm für die Auswertung der Metabolomanalysen und der Teilnahme an diversen Tagungen. Wer weiß, ob ich jemals wieder so weit fliegen werde, wie zur SOL2013 in Bejing.
Es war ein unvergessliches Erlebnis! Bedanken möchte ich mich ebenso bei Prof. Dr. Bettina Hause und Dr. Gerd Hause für den Einsatz für meine Person, die mir zweimal eine Verlängerung des Arbeitsvertrages ermöglichte!
… Für die Anfertigung der Gutachten zu dieser Arbeit danke ich, neben Prof. Dr. Bettina Hause, Prof. Dr.
Ingo Heilmann (Martin-Luther-Universität, Halle-Wittenberg) und Prof. Dr. Andreas Schaller (Universität Hohenheim).
… Ein besonderer Dank gilt auch meinem Mentor Prof. Dr. Claus Wasternack. Ich danke für die hervorragende fachliche Unterstützung, der regen Beteiligung an Diskussionen, die Ratschläge und Anmerkungen, die mir oft sehr geholfen haben.
… Dr. Joachim Kopka und Dr. Alexander Erban danke ich für die Aufarbeitung und primäre Auswertung meiner Metabolomanalysen, sowie die Anleitung zur weiteren Auswertung meiner Daten während des einwöchigen Aufenthalts am Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Golm.
… Dr. Gerd Hause danke ich für die Anfertigung der Semidünnschnitte, sowie der Möglichkeit die Methoden der SPURR-Einbettung und Mikrotomie zu erlernen.
… Dr. Carolin Delker und Dr. Benedikt Athmer danke ich für die Hilfestellung bei der Auswertung der Transkriptomanalysen, sowie der Veröffentlichung der Rohdaten in der ArrayExpress-Datenbank.
… Meinen fleißigen Studenten Martin Weyhe, Maria Podoga und Julian Dindas danke ich für ihren Einsatz im Labor und den schweißtreibenden Ernten in der Phytokammer. Ihre Arbeiten haben einen wichtigen Beitrag zu dieser Dissertation geleistet. Martin möchte ich hierbei im Besonderen danken. Gerne denke ich an die lustigen Momente im Labor und die interessanten und ideenbringenden Erörterungen bei einem Heissgetränk zurück!
… Den technischen Assistenten Birgit Ortel, Hagen Stellmach und Ines Fehrle danke ich für die Hilfe bei der Aufarbeitung und Messung für die Bestimmung von Hormonen und Metaboliten.
142 | S e i t e
… Dr. Diana Weier gilt mein Dank für die Hilfestellung zur Paraplast-Einbettung und TUNEL-Methode.
… Bei allen Kollegen und Freunden des IPB möchte ich mich für die gegenseitige Unterstützung im Laboralltag, den Ideenaustausch und die schönen gemeinsamen Momente neben der Arbeit bedanken.
Der Dank geht hierbei im Besonderen an Prof. Dr. Bettina Hause, Dr. Kati Mielke, Martin Weyhe,
Ramona Schubert, Dorothee Klemann, Ulrike Huth, Dr. Diana Weier, Romy Töpfer, Carolin Bernholz und Kathrin Kowarschik.
Hierbei danke ich vorallem auch für die Unterstützung bei meinen großangelegten Ernteaktionen, die Chef, Post-Doktorand, Doktorand, TA und Student in der Phytokammer auf kleinstem Raum, bei 30 °C und 50 % Luftfeuchte vereint haben. Wir hätten wirklich ein Foto davon machen sollen…aber der Fotograf hätte wahrscheinlich keinen Platz mehr gefunden.
… Ein besonderer Dank geht an meine Familie – für ihr Interesse an meiner Arbeit und vorallem für die Unterstützung und Hilfen in allen anderen Dingen des Alltags! Ein besonderer Dank gilt Ihrer Hilfe beim Umzug, als ich schon mit Baby im Arm in Hamburg war.
143 | S e i t e
Eidesstattliche Erklärung
Hiermit erkläre ich, dass ich die vorliegende Arbeit selbständig und nur unter Verwendung der angegebenen Hilfsmittel und Literatur angefertigt habe. Die den Werken wörtlich und inhaltlich entnommenen Stellen wurden als solche kenntlich gemacht.
Mit dieser Arbeit bewerbe ich mich erstmals um die Erlangung des Doktorgrades. Diese Arbeit wurde an keiner anderen Fakultät oder Universität zur Begutachtung eingereicht.
Hamburg, den
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Susanne Dobritzsch
144 | S e i t e
Lebenslauf
Persönliche Daten:
Name Susanne Dobritzsch, geb. Forner Geburtsdatum/ -ort 02.04.1985 in Halle/ Saale Geschlecht weiblich
Staatsangehörigkeit deutsch
Familienstand verheiratet , 1 Kind
Werdegang:
08.1991 –07.2004 Schulausbildung
Christian-Wolff-Gymnasium, Halle Abschluss: Abitur
08.2004 – 09.2009 Studium Biochemie
Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg Abschluss: Diplom-Biochemiker
Diplomarbeit
Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie Halle Leitung: Prof. Dr. Bettina Hause
Thema: Zellspezifität der lokalen Wundantwort in Tomate
10.2009 – 05.2010 Wissenschaftliche Hilfskraft
Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie Halle (Leitung: Prof. Dr. Bettina Hause) Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (Leitung: Dr. Gerd Hause)
NOMAD Bioscience Halle (Leitung: Anatoli Giritch) seit 03.2010 Dissertation
Leibniz-Institut für Pflanzenbiochemie Halle AG Jasmonatfunktion und Mykorrhiza Leitung: Prof. Dr. Bettina Hause Projekte:
1. Gewebs- und Organspezifität der Jasmonatantwort in der Entwicklung der Tomatenblüte (DFG)
2. Funktion des Proteinase Inhibitors II in der Jasmonat-regulierten Blüten-entwicklung in Tomate (Landesschwerpunktsförderung Sachsen-Anhalt)
10.2014 – 11.2015 Elternzeit
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Hamburg, den Susanne Dobritzsch