Danggui Buxue Tang (DBT), a herbal decoction containing Astragali Radix (AR) and Angelicae Sinensis Radix (ASR), has been used in treating menopausal irregularity in women for more than 800 years in China. Pharmacological results showed that DBT exhibited significant estrogenic properties in vitro, which therefore suggested that DBT could activate the nuclear estrogen receptors. Here, we assessed the estrogenic properties of DBT in an ovariectomized in vivo rat model: DBT was applied to the ovariectomized rats for 3 days. The application of DBT did not alter the weight of uterus and liver, as well as the transcript expression of the proliferation markers including the estrogen receptors α and β. However, DBT stimulated the transcript expression of the estrogen responsive genes. In addition, the inductive role of DBT on the expression of members of the aryl hydrocarbon receptor family in uterus and liver of ovariectomized rats was confirmed. These responses of DBT however were clearly distinct from the response pattern detectable here for 17β-estradiol. Therefore, DBT exhibited weak, but significant, estrogenic properties in vivo; however, some of its activities were independent of the estrogen receptor. Thus, DBT could be an exciting Chinese herbal decoction for an alternative treatment of hormone replacement therapy for women in menopause without subsequent estrogenic side effects.

Plastid genomes of photosynthetic flowering plants are usually highly conserved in both structure and gene content. However, the plastomes of parasitic and mycoheterotrophic plants may be released from selective constraint due to the reduction or loss of photosynthetic ability. Here we present the greatly reduced and highly divergent, yet functional, plastome of the nonphotosynthetic holoparasite Hydnora visseri (Hydnoraceae, Piperales). The plastome is 27 kb in length, with 24 genes encoding ribosomal proteins, ribosomal RNAs, tRNAs and a few non-bioenergetic genes, but no genes related to photosynthesis. The inverted repeat and the small single copy region are only ~1.5 kb, and intergenic regions have been drastically reduced. Despite extreme reduction, gene order and orientation are highly similar to the plastome of Piper cenocladum, a related photosynthetic plant in Piperales. Gene sequences in Hydnora are highly divergent and several complementary approaches using the highest possible sensitivity were required for identification and annotation of this plastome. Active transcription is detected for all of the protein coding genes in the plastid genome, and one of two introns is appropriately spliced out of rps12 transcripts. The whole genome shotgun read depth is 1,400X coverage for the plastome, while the mitochondrial genome is covered at 40X and the nuclear genome at 2X. Despite the extreme reduction of the genome and high sequence divergence, the presence of syntenic, long transcriptionally-active open reading frames with distant similarity to other plastid genomes and a high plastome stoichiometry relative to the mitochondrial and nuclear genomes suggests that the plastome remains functional in Hydnora visseri. A four stage model of gene reduction, including the potential for complete plastome loss, is proposed to account for the range of plastid genomes in nonphotosynthetic plants.

Germanium wird in der Regel als Nebenkomponente in der Zink- oder Kupfer-Metallurgie gewonnen. Ein Beitrag, auch einheimische Ressourcen (z.B. Haldenmaterialien) nutzen zu können, besteht in der Mobilisierung des bodengebundenen Germaniums über Pflanzen (Phytomining). In der Arbeit wurden drei Verfahrenskonzepte für die Germaniumgewinnung über die Akkumulation in Pflanzen entwickelt. Der fermentative Aufschluss des Pflanzenmaterials in einem Biogasprozess ist dabei ein Schlüsselschritt für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens. Weiterhin erwies sich als maßgeblich, daß es gelang, die Germaniumfraktion nahezu vollständig im festen Gärrest zu binden. Die anschließende energetische Verwertung des germaniumhaltigen festen Rückstandes liefert eine germaniumhaltige Asche, die nasschemisch gelaugt und extraktiv auf GeO2 aufbereitet wird. Eine Machbarkeitsstudie zeigt Möglichkeiten und Grenzen hinsichtlich Kosten und Rentabilität der Germaniumgewinnung über Phytomining.:Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis ................................................................................................... 1 Symbol- und Abkürzungsverzeichnis ...................................................................... 3 1 Einleitung ..................................................................................................... 5 2 Allgemeiner Teil ........................................................................................... 9 2.1 Biomasse als alternative Germaniumquelle ................................................... 9 2.2 Analytik von Germanium ............................................................................. 19 2.2.1 Anpassung der Flüssigkeitsanalytik für die GF-AAS .................................... 23 2.2.2 Anpassung der Feststoffanalytik für die GF-AAS ......................................... 31 2.2.3 Germaniumgehalte von weiteren Naturstoffen ............................................. 40 2.3 Biomasseaufschluss .................................................................................... 48 2.3.1 Charakterisierung von Biomassen zur stofflichen Verwertung ..................... 48 2.3.2 Aufschluss mit Mineralsäuren und Basen .................................................... 53 2.3.3 Fermentativer Aufschluss ............................................................................ 63 2.3.4 Einfluss von Separationstechniken für Gärreste auf die Germaniumverteilung .................................................................................. 78 2.3.5 Thermischer Aufschluss von Biomassen ..................................................... 84 2.4 Anreicherung von Germanium ..................................................................... 88 2.4.1 Flüssig/Flüssig-Extraktion ............................................................................ 88 2.4.1.1 pH-Wert-Abhängigkeit ............................................................................... 91 2.4.1.2 Einfluss der Extraktionsmittelkonzentration .............................................. 93 2.4.1.3 Einfluss des Komplexierungsreagenz‘s .................................................... 94 2.4.1.4 Einfluss der Volumenverhältnisse der Extraktionsphasen ........................ 95 2.4.1.5 Optimierung der Kontaktzeit ...................................................................... 96 2.4.1.6 Einfluss verschiedener Komplexliganden ................................................. 97 2.4.1.7 Extraktion aus Laugungslösungen definierter Germaniumkonzentration .100 2.4.1.8 Anwendung auf reale Prozesslösungen .................................................. 104 2.4.2 Destillation über Germanium(IV)-chlorid .................................................... 105 2.5 Verfahrenskonzepte zur Germaniumgewinnung aus Biomassen ............... 114 2.5.1 Germaniumgewinnung nach Biomasselaugung ......................................... 115 2.5.2 Germaniumgewinnung nach thermischem Aufschluss............................... 117 2.5.3 Germaniumgewinnung nach Fermentation von Biomassen ....................... 119 2.6 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zur Germaniumgewinnung aus Biomassen 121 3 Zusammenfassung und Ausblick ........................................................... 130 4 Experimenteller Teil ................................................................................ 133 4.1 Verwendete Chemikalien ........................................................................... 133 4.2 Verwendete Geräte ................................................................................... 134 4.3 Analytik der Graphitrohrofen - Atomabsorptionsspektrometrie ................... 134 4.4 Analytik der Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma ........ 135 4.5 Charakterisierung von Biomassen ............................................................. 135 4.5.1 Trockensubstanz ....................................................................................... 135 4.5.2 Extraktgehalt ............................................................................................. 136 4.5.3 Cellulosegehalt .......................................................................................... 136 4.5.4 Holocellulosegehalt ................................................................................... 136 4.5.5 Ligningehalt ............................................................................................... 136 4.5.6 Organische Trockensubstanz .................................................................... 137 4.6 Aufschluss mit Säuren und Basen ............................................................. 137 4.6.1 Laugung von Biomassen ........................................................................... 137 4.6.2 Bestimmung TOC und IR .......................................................................... 137 4.6.3 Verzuckerung von Biomassen ................................................................... 137 4.7 Fermentativer Aufschluss .......................................................................... 138 4.8 Absorption von Germanium an Biomassen ................................................ 139 4.9 Physikalische Gärrestseparationen ........................................................... 139 4.9.1 Zentrifugation von Gärresten ..................................................................... 139 4.9.2 Druckfiltration von Gärresten ..................................................................... 140 4.9.3 Sedimentation von Gärresten mit Zusätzen ............................................... 140 4.10 Thermogravimetrische Analyse ................................................................. 140 4.11 Thermischer Aufschluss ............................................................................ 141 4.12 Wasserlaugung von Aschen ...................................................................... 141 4.13 Flüssig/Flüssig-Extraktion .......................................................................... 141 4.14 Destillation über Germanium(IV)-chlorid .................................................... 142 5 Literaturverzeichnis ................................................................................ 143 6 Anhang ..................................................................................................... 156

Der Leitfaden ist eine Handlungsempfehlung und Orientierungshilfe für Naturschutzbehörden, Vereine sowie private, engagierte Naturschützer, die sich mit Wiederansiedlungen und Populationsstützungen hochgradig gefährdeter Pflanzenarten beschäftigen. Er soll helfen die naturschutzfachliche Qualität derartiger Maßnahmen zu sichern. In der Veröffentlichung werden unter Einbeziehung aktueller Forschungsergebnisse fachliche Empfehlungen zur Vorbereitung und Durchführung von Wiederansiedlungen und Populationsstützungen zusammengestellt. Damit sollen die Planung und notwendige Entscheidungsprozesse vereinfacht werden. Darüber hinaus enthält der Leitfaden auch Hinweise zur Dokumentation und zur Erfolgskontrolle der Maßnahmen. Im Freistaat Sachsen sind 743 Farn- und Blütenpflanzen gefährdet oder bereits ausgestorben. Weitere 20 Arten gelten als extrem selten. Damit sind 44,5 % der in Sachsen heimischen Pflanzenarten aktuell bedroht. Der Anteil gefährdeter Pflanzen ist in Sachsen damit höher als der Bundesdurchschnitt mit ca. 40 %. Die Anzahl der vom Aussterben bedrohten Arten hat in Sachsen zudem seit 1999 deutlich zugenommen. Redaktionsschluss: 10.01.2018

Due to the wide range of provided ecosystem services of mangroves, their conservation, maintenance, and restoration is of major public interest. The distribution of species and plant growth forms in mangrove ecosystems is patterned in zones. The characteristics of these zonation patterns can provide evidence on ecosystem properties. There is ongoing discussion on the drivers leading to mangrove zonation. No full mechanistic explanation to understand the complete interaction of the multiple factors that determine the mangrove zonation patterns exists.Therefore, the underlying processes require deeper evaluation.This will help to better design mangrove conservation projects, and allow more reliable projections of ecosystem development in a changing climate. Numerical and conceptual modelling facilitates the understanding of system dynamics. In this work, I present the process- and individual-based mangrove population dynamics model MANGA. The mechanistic modelling approach is based on first principles. With the full coupling between a groundwater flow model and an individual-based mangrove growth model, MANGA provides a novel approach to study mangrove ecosystem dynamics. MANGA describes observed mangrove stand zonation in species distribution and plant growth forms as the consequence of the apparent site conditions such as hydrologic conductivity, porewater salinity distribution and the tidal regime. Model parameterization does not only depend on empirical evidence.Knowledge on the underlying processes can also be used for model calibration. Varying model boundary conditions and parameters provides insights to the influence of a variety of abiotic drivers on mangrove zonation. The MANGA model is capable to simulate the reaction of mangrove ecosystem to variations of environmental conditions related to climate change. According to MANGA simulations, for example, mangrove species composition depends on freshwater inputs which alter with varying precipitation regimes. Based on the presented applications of the mechanistic modelling approach, I discuss benefits and current limitations, and outline possible future use of the MANGA model.

Moose sind wichtige Bioindikatoren, die besonders empfindlich auf Umwelteinflüsse reagieren und Veränderungen in Ökosystemen frühzeitig anzeigen. Rote Listen dokumentieren den Kenntnisstand über die Gefährdung der einzelnen Arten und über den Anteil gefährdeter Arten der betrachteten Sippe. Die Artenliste gibt den aktuellen Stand der floristischen Bearbeitung der Moose wider. Von den aus Sachsen bekannten und bewerteten 807 Moossippen mussten insgesamt 392 einer Gefährdungskategorie zugeordnet werden, das entspricht einem Anteil von 48,5 %. Bezogen auf ausgewählte ökologische Gruppen werden in der vorliegenden Broschüre detaillierte Einschätzungen der Gefährdungssituation gegeben. Redaktionsschluss: 01.09.2023

Die Transkription in Plastiden höherer Pflanzen erfolgt durch die plastidärkodierte, bakterienähnliche RNA-Polymerase PEP und die kernkodierten Phagentyp-RNA-Polymerasen RpoTp und RpoTmp (NEP). Da für NEP bislang keine Transkriptionsfaktoren identifiziert wurden, wurden die entsprechenden Enzyme aus A. thaliana und N. tabacum mit verschiedenen, N-terminalen Epitopen in E. coli exprimiert und für pulldown assays zur Identifikation interagierender Proteine eingesetzt. Des Weiteren wurden Epitop-markierte Tabak RpoTp und Arabidopsis RpoTp und -Tmp in vivo exprimiert und zur Co-IP verwendet. In diesen Studien wurden als potentielle Interaktionspartner von RpoTp Ycf1 und Ycf2 gefunden. Des Weiteren konnte mit 3xFLAG-RpoT-exprimierenden Arabidopsis-Mutanten gezeigt werden, dass RpoTp und -Tmp teilweise membranassoziiert sind. Außerdem wurde die duale Lokalisation der Arabidopsis RpoTmp in den Chloroplasten und Mitochondrien nachgewiesen. Mittels RIP-Chip wurden mit RpoTp assoziierte RNAs analysiert und mögliche, bisher unbekannte NEP-Transkripte gefunden. Plastidäre Haushaltsgene besitzen meist sowohl PEP- als auch NEP-Promotoren. Anhand transplastomischer Tabakpflanzen, in denen NEP-Promotoren von accD , rpoB und rrn16 gegen einen PEP-Promotor ausgetauscht bzw. durch Mutagenese ausgeschaltet wurden, sollte die Arbeitsteilung von NEP und PEP in Abhängigkeit vom Entwicklungsstadium beleuchtet werden. Dabei wurde gezeigt, dass die Transkription durch PEP für accD zu einer leichten Überexpression, für rpoB hingegen zu einer verzögerten Entwicklung und verringerten Transkriptmengen führte. Zudem wurden durch RNA-Seq die Aktivierung zusätzlicher TSSs in den Mutanten gezeigt, welche die Effekte auf RNA- und Proteinebene erklärte, und der alternative Promotor PaccD-158 identifiziert, welcher auch im Wildtyp genutzt wird. Es wird diskutiert, inwiefern die Rolle von NEP und PEP individuell für einzelne Gene in Abhängigkeit ihrer jeweiligen Funktion betrachtet werden muss. / The transcription in plastids of higher plants is accomplished by the plastid encoded, bacterial-type RNA polymerase PEP and by the nuclear encoded, phagetype RNA polymerases RpoTp and RpoTmp (NEP). As the identification of transcription factors for NEP failed so far, in this work the corresponding enzymes from A. thaliana and N. tabacum containing different, N-terminally fused epitope tags were expressed in E. coli and used for pulldown assays to identify interacting proteins. Furthermore epitope-tagged tobacco RpoTp and Arabidopsis RpoTp and -Tmp were expressed in vivo and applied for co-immunoprecipitation. In these studies Ycf1 and Ycf2 were found as potential interaction partners of RpoTp. In addition, the 3xFLAG-RpoT-expressing Arabidopsis mutants were used to show, that RpoTp and -Tmp are partly associated with the thylakoid membrane. Further, immunoblot assays confirmed the dual localization of the Arabidopsis RpoTmp in chloroplasts as well as in mitochondria. Moreover, via RIP-Chip analyses RNAs associated with RpoTp were analysed and potential new NEP transcripts were found. Most plastidial housekeeping genes possess PEP as well as NEP promoters. The division of labor between NEP and PEP according to the developmental stage was studied on the basis of transplastomic tobacco plants, in which NEP promoters of accD, rpoB and rrn16 have been exchanged with a PEP promoter or knocked out by mutagenesis. It was shown, that transcription of accD by PEP lead to a slight overexpression, but PEP-dependent transcription of rpoB led to a delayed development and decreased transcript levels. Via RNA-seq an activation of additional TSSs could be shown in the mutants, which explains the effects on RNA and protein level, and the alternative promoter PaccD-158 was identified, that is also used in the wildtype. It is discussed, how the roles and the division of labor of NEP and PEP should be considered individually for each gene according to its function.

Zusammenfassung Transgene Tabakpflanzen, in denen wegen der Expression von Antisense-RNA für zwei Enzyme der Tetrapyrrolbiosynthese die Aktivität der Uroporphyrinogen-Decarboxylase bzw. Coproporphyrinogen-Oxidase vermindert ist, akkumulieren in starkem Ausmaß die Substrate der betroffenen Enzyme. Diese Porphyrinogene werden bei Anwesenheit von Sauerstoff autoxidativ oder durch unspezifische Peroxidasen in ihre photosensibilisierenden Derivate (Porphyrine) umgewandelt, welche die Ursache für zelluläre Schäden darstellen, die sich makroskopisch in Form von Blattläsionen zeigen. Im Verlauf der durch die angehäuften Porphyrine ausgelösten Reaktionen, die u.a. den Folgen der Behandlung von Pflanzen mit photodynamisch wirksamen Herbiziden und auch den Symptomen von Porphyria-Erkrankungen des Menschen ähneln, werden Membranlipide durch Peroxidation geschädigt und alle lichtexponierten Zellen massivem oxidativem Streß ausgesetzt. Dieser läßt sich anhand der kompartiment-übergreifenden und alle Ebenen der Expression umfassenden Aktivierung des antioxidativen Schutzsystems belegen. So können die Transkriptakkumulation und verstärkte Anhäufung der Proteine sowie der damit verbundene Anstieg der Aktivität von Superoxid-Dismutase und Ascorbat-Peroxidase nachgewiesen werden. Die erhöhte Aktivität der Schutzenzyme führt zu beschleunigtem Umsatz und größerem Bedarf an niedermolekularen Antioxidantien wie Ascorbat und Tocopherol. Gleichzeitig kommt es lokal beschränkt auf Blattgewebe in der Umgebung von Nekrosen zur Kreuzinduktion von pathogenese-assoziierten Prozessen, wie der Akkumulation von "pathogenesis related" (PR)-Proteinen, von Salicylsäure und der antimikrobiell wirksamen phenolischen Verbindung Scopolin. Diese Aktivierung der Pathogenabwehr wird durch die verminderte Ausbreitung einer Infektion der Pflanzen mit dem Tabak Mosaikvirus (TMV) widergespiegelt. Der Prozeß der Photosensibilisierung ist stark licht- und sauerstoffabhängig und wird außerdem durch erhöhte Temperaturen beschleunigt. Wird eine bestimmte Lichtdosis überschritten, werden die Porphyrine durch die dann rasch irreversibel geschädigten Plastiden freigesetzt, und es kommt wegen des nachfolgenden Absterbens von Gewebe zur Ausbildung der Blattläsionen. Dieser Effekt wurde ausgenutzt, um die Kinetik von Prozessen der antioxidativen und Pathogenabwehr in den Pflanzen zu untersuchen. Mittels Subtraktiver Suppressions-Hybridisierung (SSH) wurde eine subtrahierte cDNA-Bank angelegt, in der Gene vertreten sind, deren Expression bereits sehr früh als Reaktion auf die Photosensibilisierung induziert wird. Unter diesen Genen sind auch vermutete Komponenten von Signaltransduktionskaskaden einschließlich Transkriptionsfaktoren. Etwas überraschend war die Erkenntnis, daß vor allem pathogenese- und zelltod-assoziierte Prozesse frühzeitig aktiviert werden, die klassischen Enzyme der antioxidativen Streßabwehr aber erst später reagieren. Bei letzteren kommt es vor Veränderungen in der Expression zuerst zu einem Anstieg der Aktivität, der sich in verändertem Gehalt und Redoxstatus der niedermolekularen Antioxidantien niederschlägt. Insgesamt stellt sich die durch Antisense-Expression verursachte Deregulation der Tetrapyrrolbiosynthese und die daraus resultierende Photosensibilisierung als komplexes System dar, in dem antioxidative und Pathogenabwehr kreuzinduziert werden und welches als Modell zur Aufklärung von Mechanismen der Streßabwehr wertvolle Aussagen liefert. / Abstract Transgenic tobacco plants expressing antisense RNA for two enzymes of the tetrapyrrole biosynthetic pathway are characterized by decreased enzyme activity of either uroporphyrinogen decarboxylase or coproporphyrinogen oxidase and accumulate the substrates of these enzymes in large amounts. If oxygen is present the accumulated porphyrinogens are transformed either by autoxidation or unspecific peroxidases into their photosensitizing derivatives (porphyrins). They are the molecular basis for cellular damage which eventually becomes visible as leaf lesions. During photosensitization membrane lipids are damaged due to peroxidation reactions and most of the symptoms observed are similar to the effects caused by the treatment of plants with photodynamic herbicides, or resemble the characteristics of porphyria diseases in human. These plants suffer from oxidative stress which is concluded from the general and intercompartimental activation of the antioxidative stress defense system. Transcripts and proteins of superoxide dismutase and ascorbate peroxidase accumulate and the corresponding enzyme activities are increased. This increase leads to accelerated turnover and enhanced demand of low molecular weight antioxidants like ascorbate and tocopherol. Simultaneously, cross induction of pathogenesis-related responses is observed in the plants, like the accumulation of PR proteins, salicylic acid and the antimicrobial phenolic compound scopolin. The activation of the pathogen defense system leads to restricted spread of Tobacco Mosaic Virus (TMV) infection in the transgenic plants. Photosensitization strongly depends on light and oxygen and is enhanced by elevated temperature. Porphyrins are only released from rapidly damaged plastids into other cellular compartments if a certain light dose is exceeded. Then cell death commences and dead tissue becomes visible as leaf lesions. This light dosage effect was exploited to investigate the kinetics of antioxidative and pathogen defense responses upon light shift. By the use of Suppression Subtractive Hybridization (SSH) a subtracted cDNA library was established that contains genes which are early induced in response to photosensitization. The library also contains putative components of signal transduction chains and transcription factors. Unexpectedly, the expression of genes related to pathogenesis and cell death is rather early induced while the cellular antioxidative stress defense system responds later. The activity of antioxidative enzymes is increased before changes in transcript or protein accumulation occur, resulting in changes of content and redox ratio of low molecular weight antioxidants. In summary, photosensitization caused by the expression of antisense RNA and resulting in the deregulation of tetrapyrrole biosynthesis is a complex model system in which antioxidative and pathogen defense responses are induced. The approach can be used to further elucidate mechanisms of stress response.

In der vorliegenden Arbeit wurden Experimente zur pflanzlichen Eisenassimilation durchgeführt. Zwei cDNAs aus Tomatenwurzeln (LeIRT1 und LeIRT2, GenBank Acc-Nr. AF176579 und AF176580) wurden isoliert. Sie komplementierten Fe-aufnahmedefiziente Hefestämme in Bezug auf das Wachstum auf Fe-limitierendem Medium. Die durch die LeIRT-Proteine vermittelte Fe-Aufnahme wurde in Hefezellen charakterisiert. Sie war temperaturabhängig, sättigbar und Fe2+, nicht Fe3+ wurde transportiert. Kompetitions- und Komplementationsexperimente mit metall-aufnahmedefizienten Hefemutanten legten die Vermutung nahe, daß die beiden cDNAs für Kationentransporter codieren, die eine breite Substratspezifität für Übergangsmetalle aufweisen. Die Transkripte der LeIRT-Gene konnten fast ausschließlich in Wurzeln nachgewiesen werden, wobei LeIRT1 durch Fe-Mangel induziert war, während für LeIRT2 keine Regulation durch die Fe-Ernährung der Pflanzen erkennbar war. Die Genstruktur wurde aufgeklärt (GenBank Acc-Nr. AF246266). Schwierigkeiten in der Analyse der Fe-Assimilation höherer Pflanzen machten es notwendig, einen neuen Modellorganismus zu suchen. Dabei wurde die einzellige Alge Chlamydomonas reinhardtii ausgewählt. Physiologische Studien zeigten, daß diese Alge ähnliche Fe-Mangelreaktionen wie die meisten höheren Pflanzen aufweist. Insbesondere die starke Induktion einer Fe3+-Chelatreduktase und die parallele Induktion der Fe-Transportkapazität unter Fe-Mangel waren deutlich. Mindestens zwei Fe-Transportsysteme wurden postuliert, von denen das höheraffine durch Cu-Ionen gehemmt wurde. / In the present study, experiments were conducted to analyze the iron assimilation in plants. Two cDNAs from tomato roots (LeIRT1 and LeIRT2, GenBank Acc-Nr. AF176579 and AF176580) were isolated that complemented the growth defect of Fe uptake-deficient yeast mutants. The Fe uptake mediated by the LeIRT proteins was characterized in yeast. It was temperature-dependent, saturable and Fe2+ rather than Fe3+ was transported. Competition and complementation experiments with metal uptake-deficient yeast mutants suggested that both cDNAs code for cation transporters exhibiting broad substrate specificity for transition metals. The transcripts of both genes were predominantly detected in roots, LeIRT1 being induced by Fe deficiency whereas LeIRT2 was unaffected by the Fe status of the plants. The gene structure was determined (GenBank Acc-Nr. AF246266). Problems in the analysis of Fe assimilation in higher plants made it necessary to establish a new model organism. The unicellular eucaryotic alga, Chlamydomonas reinhardtii, was chosen. Physiological studies indicated that this alga reacted to Fe deficiency similar to most higher plants. Particularly the strong induction of an Fe3+-chelate reductase paralleled by the induction of Fe transport capacitiy under Fe deficiency were evident. At least two Fe transporters were postulated, one of which was inhibited by Cu ions.

In dieser Arbeit wurden zunächst die Kolonisationen von drei verschiedenen Pflanzengattungen durch den GFP-markierten Bacillus amyloliquefaciens FZB42 mittels confocaler Lasermikroskopie und Elektronmikroskopie verfolgt. Hier konnte gezeigt werden, dass FZB42 alle ausgewählten Pflanzen besiedeln konnte. Bei Arabidopsis- und Maiskeimlingen wurden die Wurzelhaare und Verbindungen, an denen laterale Wurzeln entstehen, durch FZB42 bevorzugt besiedelt. Weiterhin wurden bei Arabidopsis die Spitzen der Primärwurzeln, und bei Mais die Wurzelkerben bevorzugt besiedelt. Bei Lemna wurden FZB42 Zellansammlungen entlang der Furchen, die zwischen den Epidermiszellen der Wurzel liegen, sowie den intrazellulären Hohlräumen an der Blattunterfläche gefunden. Anschließend wurden die Transkriptome von FZB42, der mit Maiswurzelexudat angezogen wurde, mittels Microarray analysiert. Insgesamt wurden 302 Gene, die 8,2 % des Transkriptoms ausmachen, signifikant durch das Wurzelexudat beeinflusst, wobei die Mehrzahl (260 Gene) hochreguliert wurde. Die induzierten Gene, dessen Funktion bereits bekannt ist, sind hauptsächlich an dem Nährstoffwechsel, Chemotaxis und Beweglichkeit, sowie an der Produktion von Antibiotika beteiligt. Auch wurden die Trankriptome von sieben FZB42-Muatnten durch Microarray analysiert. Diese hatten jeweils eine Deletionen in fünf Sigmafaktor-Genen (sigB, sigD, sigM, sigV,and sigX) und zwei globalen Transkriptionsregulator-Genen (degU und abrB). Die Expression vieler Genen wird durch diese Genprodukte beeinflusst. Mögliche Mechanismen, wie diese Faktoren die bakterielle Reaktion auf Wurzelexsudaten beeinflüssen, wurden vorgeschlagen. Schließlich wurden Northernblott-Untersuchungen an möglichen sRNA-Kandidaten durchgeführt, dessen Expression signifikant durch Wurzelexudate beeinflusst wurde. Dabei konnten 6 von 20 vermeintlichen sRNA-Kandidaten betätigt werden. Dies weist auf eine noch unbekannte Rolle der sRNAs bei der Pflanzen-Mikroben-Wechselwirkung. / In this work colonization of three different plants genera, maize, Arabidopsis, and Lemna, by GFP-labeled Bacillus amyloliquefaciens FZB42 in a gnotobiotic system was firtly studied using confocal laser scanning microscopy and electron microscopy. It was shown that FZB42 is able to colonize all these three plants with a specific pattern. Root hairs and the junctions where lateral roots occurred were a preferred area of FZB42 on both maize and Arabidopsis seedlings. On Arabidopsis, tips of primary roots were another favored site of FZB42; while, on maize, the concavities in root surfaces were preferred. FZB42 cells were also able to colonize Lemna, preferably accumulating along the grooves between epidermis cells on roots and the concaved intercellular space on fronds. Secondly, microarray experiments were performed concerning the transcriptomic response of FZB42 to maize root exudates. A total of 302 genes representing 8.2% of FZB42 transcriptome were significantly altered in transcription by the presence of root exudates, the majority of them (260) were up-regulated in expression. The induced genes with known function were mainly involved in nutrition utilization, chemotaxis and motility, and antibiotic production. The transcriptome of seven FZB42 mutants, defective in five sigma factor genes (sigB, sigD, sigM, sigV, and sigX) and two global transcriptional regulator genes (degU and abrB), were also investigated through microarray experiments. A vast number of genes were indentified to be controlled by the protein factors respectively. Possible mechanisms were proposed of how these protein factors are involved in the response to root exudates. Finally, by northern blot existence of six out of 20 small RNA (sRNA) candidates was identified, which were significantly altered in expression by root exudates. This suggests that sRNA may play a hitherto unrecognized role in plant-microbe interaction.