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Ziel der vorliegenden Arbeit war die Untersuchung von Mikroalgen-Kulturstämmen unterhalb des Artniveaus. Für Service-Kulturensammlungen sind diese Untersuchungen wichtig, um die genetische Diversität der vorhandenen bzw. neu aufzunehmender Kulturen zu erfassen, Stämme eindeutig zu identifizieren oder auch Kontaminationen auszuschließen. Zu diesem Zweck wurden häufig in der Forschung genutzte Stämme von Mikroalgen mithilfe von genetischen Fingerabdrücken, die mit der AFLP (amplified fragment length polymorphism) Technik generiert wurden, untersucht. Mittels AFLP was es möglich, verschiedene Stämme derselben Art (Chlorella vulgaris) zu unterscheiden und für jedes Isolat einen charakteristischen genetischen Fingerabdruck zu erhalten. Da diese genomischen Variationen innerhalb derselben Art auch mit Unterschieden in physiologischen/biochemischen Eigenschaften korreliert sein können, ist es wichtig genau festzuhalten, welches Isolat für einen Versuch oder eine biotechnologische Anwendung verwendet wurde. Mit der AFLP-Technik war es ferner möglich, phänotypisch unterschiedliche Mutanten von Parachlorella kessleri und den entsprechenden Wildtyp zu unterscheiden. Normalerweise ist es mit AFLP nicht möglich, Algenkulturen zu untersuchen, die mit anderen Organismen kontaminiert sind. Das Problem hierbei ist, dass bei den generierten Fragmenten nicht unterschieden werden kann, ob sie von der Alge stammen oder von der Kontamination. Es konnte hier jedoch gezeigt werden, dass kontaminierte Kulturen trotzdem mit AFLP untersucht werden können. Hierzu war es nötig, Kulturen mit unterschiedlichem Verhältnis von Algen- und Bakterienzellen zu untersuchen. Außerdem konnte gezeigt werden, dass Infektionen von Algenkulturen mit Viren, die meistens schwer nachzuweisen sind, mittels AFLP festgestellt werden können. Kryokonservierung ist mittlerweile die Methode der Wahl zur Langzeitaufbewahrung von Mikroalgen. Es wird davon ausgegangen, dass diese Aufbewahrungsmethode genetisch stabile Kulturen über Jahrzehnte hinweg garantieren kann. Jedoch wurde bis heute die genetische Stabilität von kryokonservierten Algen noch nicht überprüft und deshalb in der vorliegenden Arbeit mithilfe der AFLP-Technik untersucht.

In Tabak interagieren das Ankyrin-repeat Protein NtANK1 und der basische Leucin Zipper (bZIP)-Transkriptionsfaktor NtBZI-1. Diese Proteine sind in Auxin-vermittelter Genaktivierung und in Pathogenabwehr involviert. Ziel dieser Arbeit war es, die Funktion der homologen Ankyrin-repeat Proteine AKR2A und AKR2B aus Arabidopsis thaliana zu untersuchen. Dazu wurde die Interaktion zwischen AKR2A/B, und den homologen bZIP-Transkriptionsfaktoren der Gruppe C getestet. Mit verschiedenen Methoden, wie Hefe- und Protoplasten-two-hybrid und BiFC ( bimolecular fluorescence complementation ) konnte eine Interaktion der Arabidopsis Proteine nicht bestätigt werden. Lokalisationsstudien von YFP-AKR2A/B-Fusionsproteinen bestätigten, dass die Proteine im Cytoplasma lokalisiert sind. Sie besitzen ein funktionsfähiges Kernexportsignal und akkumulieren nach Inhibierung des Kernexports im Kern. Zur Funktionsaufklärung wurden AKR2-RNAi Pflanzen erzeugt, die sich phänotypisch vom Wildtyp unterscheiden: sie zeigen ein verringertes Wachstum und einen reduzierten Chlorophyllgehalt, abhängig von der Ausprägung des RNAi-Effektes. In elektronenmikroskopischen Untersuchungen ist zu erkennen, dass sich die Blattchloroplasten der AKR2-RNAi Pflanzen von denen des Wildtyps morphologisch unterscheiden und in ihrer Entwicklung unspezifisch beeinträchtigt sind. Eine Transkriptomanalyse der AKR2-RNAi Pflanzen zeigte, dass Gene des Endomembransystems herunterreguliert sind und viele Stress-induzierte Gene hochreguliert sind. Deshalb wurden die Pflanzen verschiedenen Stressbedingungen unterzogen und übereinstimmend stellte sich heraus, dass sie anfälliger gegenüber oxidativem Stress, Infektion mit dem biotrophen Bakterium Pseudomonas syringae und Infektion mit dem nekrotrophen Pilz Botrytis cinerea waren. Diese erhöhte Anfälligkeit kann als sekundärer Effekt aufgrund der beeinträchtigten Chloroplasten-Biogenese oder als spezifische Reaktion auf die reduzierte AKR2A/B-Proteinmenge interpretiert werden. Da AKR2A/B bereits als Importver mittler für chloroplastidäre Membranproteine beschrieben wurden (Bae et al., 2008), werden zusammenfassend mit den hier erhaltenen Daten multiple Funktionen für AKR2A und AKR2B diskutiert: Transport von Proteinen zu verschiedenen Endomembransystemen, eine Funktion im Signalaustausch zwischen Chloroplast und Kern, und eine Regulation der Transkriptionskontrolle im Kern.

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