Exkursionsbericht (pdf) - GRK 820 - Christian-Albrechts-Universität ...

Besuch der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Alexander Schulz an der KVL Kopenhagen
Berichterstatter: Christine Desel
Schwerpunkt der Arbeitsgruppe Pflanzenphysiologie und
Anatomie sind die für Wachstum und Entwicklung einer
Pflanze notwendigen Kommunikationsmechanismen innerhalb
des Symplasten des Pflanzenkörpers. Als Boten-substanzen
dienen Zucker, Proteine und Nukleinsäuren, die von Zelle zu
Zelle oder über lange Distanzen via Plasmodesmen und
Siebröhrenzellen innerhalb des Phloems transportiert werden.
Der Transport der Signal-substanzen wird intra- und
interzellulär reguliert.
Von besonderem Interesse sind die Zell-Zell-Verbindungen zwischen den Parenchymzellen des
Blattgewebes (source) und den kleinen Blattadern. Diese Plasmodesmen bilden den check-point für
den Transport der Assimilate in den Pflanzenkörper (sink). Ziel der Arbeiten ist es, die physiologischen
Parameter, die die Transportrate über die Plasmodesmen bestimmen, zu charakterisieren.
Da präparative Eingriffe, wie beispielsweise Mikroinjektion oder Schneiden, den Transport über die
Plasmodesmen stark verändern, erfolgen die Untersuchungen zur Durchlässigkeit der Plasmodesmen
ohne direkten Eingriff in das Zellsystem mit Hilfe mikroskopischer Techniken (bioimaging). Die
Ausbreitung von fluoreszierenden Markersubstanzen im Zellsystem wird bei variierenden
physiologischen Bedingungen und unter Verwendung der konfokalen Mikroskopie (CLSM: confocal
laser scanning microscopy) visuell analysiert. Durch elektronenmikroskopische Verfahren sollen
weiterhin substrukturelle Veränderungen dargestellt werden. Herr Prof. Schulz verfügt über langjährige
Erfahrungen in der Aufklärung von subzellulären Strukturen mittels Elektronen- und
Fluoreszenzmikroskopie. Sein Team beherrscht ein weit gefächertes know-how in Bioimaging –
Verfahren.
Ablauf des Besuchs
Unser Besuch in der Forschergruppe Pflanzenphysiologie und Anatomie begann mit einer Einführung
in Ziele und Arbeitsschwerpunkte durch Herrn Prof. Schulz. In einem vorbereiteten Präparat konnten
wir Exkursionsteilnehmer/innen anschließend die Detektion einer Zell-Zell-Verbindung
(Plasmodesmata) im Blattgewebe am CLSM mitverfolgen. Besonders interessant war der Einsatz
eines Zweiphotonen-Lasers, der eine Anregung der Indikatorsubstanz durch langwellige d.h.
energiearme Strahlung erlaubt. Der Zweiphotonen-Laser ermöglicht Unter-suchungen ohne hohen
Energieeintrag in das Zellsystem. Die Verwendung eines Zweiphoto-nen-Laser vermindert die
Invasivität des Analyseverfahrens und vermeidet Artefakte.
Die anschließende Diskussion mit Herrn Prof. Schulz führte zu vielfältige Anregungen für die im
Graduiertenkolleg 820 durchgeführten mikroskopischen Analysen. Insbesondere wurde die Detektion
von fluoreszierenden Markersubstanzen, deren Anregungswellenlängen im kurz-welligen
Strahlungsbereich liegen, und die bei einer Betrachtung im Epifluoreszenzmikroskop eine erhöhte
Bildung von ROS (reaktiven Sauerstoffspezies) in der Zelle induzieren, erörtert. Die visuelle Analyse
einer Wirkung von Antioxidantien ist daher nur ein-geschränkt möglich. Durch den Einsatz eines
Zweiphotonen-Lasers würde die Beobachtung oxidativer Prozesse mittels Bioimaging-Verfahren
optimiert werden können. Auch wurde über die Möglichkeit einer gleichmäßigen Verteilung der
Indikatorsubstanz in das zu unter-suchende Gewebe gesprochen. Herr Prof. Schulz konnte wertvolle
Tipps für Infiltrations- und Injektionsverfahren weitergeben, die mittlerweile in den eigenen Arbeiten
erfolgreich umgesetzt wurden. Weiterhin verfügt Herr Prof. Schulz über Erfahrungen in Ratio-
Messungen. Die häufig gestellte Frage, ob eine Intensitätssteigerung der Markersubstanz tatsächlich
auf eine erhöhte ROS-Entwicklung, d. h. durch eine verstärkte Reaktion des Indikators mit ROS
verursacht wird, oder ob die Intensität durch eine Akkumulation des Indikators beeinflusst wird, könnte
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