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

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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 <strong>820</strong> 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 32
durch Ratio-Verfahren überprüft werden. Herr Prof. Schulz bot seine Hilfe und die Möglichkeit eines weiteren Erfahrungsaustausches an. Literatur Christensen, N.M., Dörr, I., Hansen, M., van der Kooij, T.A.W., Schulz, A.: Development of Cuscuta species on a partial incompatible host. Induction of xylem transfer cells. Protoplasma, in press Jensen, D.F., Schulz, A.: Exploitation of GFP-technology with filamentous fungi. In: Handbook of Fungal Biotechnology (second edition) Arora DK et al. eds. Marcel Dekker, New York, in press Reinders, A., Schulze, W., Kühn, C., Barker, L., Schulz, A., Ward, J.M., Frommer, W.B. (2002): Protein-protein interactions betwe.en sucrose transporters of different affinities colocalized in the same enucleate sieve element. Plant Cell 14:1567-1577 Jahn, T.P., Schulz, A., Taipalensuu, J., Palmgren, M.G. (2002): Post-translational modification of plant plasma membrane H+-ATPase as a requirement for functional complementation of a yeast transport mutant. J. Biol. Chem. 277: 6353-6358 33
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Seite 54 und 55: Anhang Fotos Bowling am ersten Aben
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