1 Einleitung

• 1.1 Einführung

• 1.2 Historischer Hintergrund

• 1.3 Chimären und Burdonen

• 1.4 Proliferation

• 1.5 Chimären als Modellsystem

  • 1.5.1 Klassifizierung pflanzlicher Chimären

  • 1.5.2 Wechselwirkungen zwischen Chimärenkomponenten

• 1.6 Kompatibilität von Chimäreneltern und Segregation

• 1.7 Das Teilungsverhalten einzelner Tunikalagen

• 1.8 Die phytomedizinische Nutzung von Chimären

• 1.9 Zell-Zell-Interaktionen zwischen Zelllagen in Chimären

  • 1.9.1 Partnerinduktion

  • 1.9.2 Die regulierende Funktion von Plasmodesmen (PMD)

• 1.10 Chimären aus der Gattung Populus

  • 1.10.1 Beispiele von Pfropf-Chimären

  • 1.10.2 Beispiel einer gentechnisch erzeugten Chimäre

  • 1.10.3 Cyto-Chimären

  • 1.10.4 Die Sexual-Chimäre MA

• 1.11 Blütenvariationen in der Gattung Populus

  • 1.11.1 Zwittrigkeit in der Gattung Populus

• 1.12 Blütenentwicklung und homöotische Mutationen

  • 1.12.1 Das ABC-Modell und die MADS-Box

  • 1.12.2 Diözisten und ihre Blütengenetik

• 1.13 Erstellung molekularer Marker

  • 1.13.1 Die RAPD-PCR

  • 1.13.2 Die spezifische PCR

• 1.14 Aufgabenstellung

2 Material und Methoden

• 2.1 Pflanzenmaterial

• 2.2 Entstehung der Populus-Chimären

• 2.3 Laborgeräte

• 2.4 Isolierung von Nukleinsäuren

  • 2.4.1 DNA-Isolierung aus Pflanzenmaterial

  • 2.4.2 Plasmidaufreinigung aus E. coli

  • 2.4.3 DNA-Isolierung aus Agarosegelen

• 2.5 DNA-Amplifizierung mittels PCR

• 2.6 Gelelektrophorese

• 2.7 Transformation von E. coli mit Plasmid-DNA

• 2.8 Kunststoffeinbettung

• 2.9 Dünnschichtchromatographie (DC)

3 Ergebnisse

• 3.1 Histomorphologische Untersuchungen

  • 3.1.1 Dokumentation der Laubblätter

  • 3.1.2 Blütenbau und Blütenentwicklung der Populus-Exemplare M und A

  • 3.1.3 Blütenarchitektur von Populus x canadensis ’Marilandica’ (M)

  • 3.1.4 Blütenarchitektur von P. maximowicii x P. trichocarpa ’Androscoggin’ (A)

  • 3.1.5 Blütenarchitektur der Chimäre aus M über A (MA)

  • 3.1.6 Dokumentation der Blüten von M, A und MA

• 3.2 Hydathoden und Exsudate der Versuchspflanzen

  • 3.2.1 Hydathodenarchitektur der Populus-Exemplare

  • 3.2.2 DC-Vergleich von M-, A- und MA-Bandenmuster aus Knospenexsudat

  • 3.2.3  Penicillium sp.-Pilzbefall als M-Indikator an MA-Knospen

  • 3.2.4 Dokumentation der Hydathoden und Exsudate

• 3.3 Molekulargenetische Untersuchungen

  • 3.3.1 Anwendung der RAPD-PCR für die Unterscheidung zwischen M und A

  • 3.3.2 DNA-Extraktion aus RAPD-Banden von M- und A

  • 3.3.3 Ligation von spezifischen M- und A-Banden und Plasmid

  • 3.3.4 Lysis von Plasmid-DNA aus E.coli

  • 3.3.5 Test spezifischer Primer aus RAPD-Fragmenten

  • 3.3.6 Amplifizierung der 16S-rDNA von I, M und A

  • 3.3.7 Amplifikation der ITS-Bereiche aus I, M und A

  • 3.3.8 Identifikation verschiedener Klone mit ITS-Insert aus I, M und A

  • 3.3.9 Selektion verschiedener Klone mit ITS-Insert für I, M und A

  • 3.3.10 Ableitung molekularer Marker

  • 3.3.11 A-Markertest

  • 3.3.12 Anwendung der Marker aus I und A

• 3.4 Sequenzvergleiche

  • 3.4.1 A-Sequenz (RAPD-Bande)

  • 3.4.2 M-Sequenz (RAPD-Bande)

  • 3.4.3 Sequenzvergleich (M-Bande) zwischen A und M

  • 3.4.4 16S-rDNA-Vergleich verschiedener Familien mit I, M und A

  • 3.4.5 Gegenüberstellung von verschiedenen ITS-Bereichen aus M

  • 3.4.6 Vergleich von ITS-Regionen aus Salicaceae-Arten mit I, M und A

4 Diskussion

• 4.1 Histologische Charakterisierung der Blütenformation

  • 4.1.1 Organogenese in unmodifizierten Populus-Blüten

  • 4.1.2 Abweichende Organogenese in einigen Blüten von MA

• 4.2 Entwicklung molekularer Marker

  • 4.2.1 RAPD-PCR basierte Marker

  • 4.2.2 Sequence Characterised Amplified Region (SCAR-) Marker

  • 4.2.3 Extensive ITS-Variation bei Hybriden

  • 4.2.4 Verwendung der molekularen Marker für A und I

• 4.3 Strukturelle Klassifizierung der ermittelten Sequenzen

  • 4.3.1 Sequenzen aus M- und A-RAPD-Banden

  • 4.3.2 Vergleich der 16S-rDNA-Sequenzen aus I, M und A

  • 4.3.3 Vergleich der ITS-Sequenzen aus I, M und A

• 4.4 Hypothesen zur bidirektionalen Kommunikation von Zellschichten

Abkürzungsverzeichnis

Literaturverzeichnis

Danksagung

Lebenslauf

Eidestattliche Erklärung

Tabelle 1: Pflanzenmaterial

Tabelle 2: Laborgeräte

Tabelle 3: Abkürzungen und Nummern für 16S-rDNA-Sequenzen

Tabelle 4: Abkürzungen und Nummern für ITS-Sequenzen

Abb. 1: M-, A- und MA-Laubblatt (Unterseite)

Abb. 2: M-, A- und MA- Laubblatt (Querschnitt)

Abb. 3: M-Sektor in einem MA-Laubblatt (Unterseite)

Abb. 4: geteilter Blattquerschnitt aus Bereich C-1 vom Blattsektor aus Abb. 3.c

Abb. 5: geteilter Blattquerschnitt aus Bereich C-2 vom Blattsektor aus Abb. 3.c

Abb. 6: Perforation der M-Epidermis am MA-Laubblatt

Abb. 7: Blütenstand (Kätzchen) von M, A und MA

Abb. 8: Einzelblüte von M, A und MA

Abb. 9: hisomorphologische Untersuchung von MA-Blütenorganen

Abb. 10: Blattzacke von M-Laubblatt und histologischer Dünnschnitt

Abb. 11: Knospenschuppe von M und histologischer Dünnschnitt

Abb. 12: Dünnschichtchromatographie (DC) mit Knospensekret von M, A und MA

Abb. 13: Infektionsversuch mit Knospen von M, A und MA mit Penicillium sp.

Abb. 14: RAPD-PCR-Produkte von M-, A- und MA-DNA aus Blattmaterial

Abb. 15: RAPD-PCR-Produkte aus M-, A- und MA-DNA und die Fragmente FA und FM

Abb. 16: Ligation aus M- und A-Fragment (FM und FA) mit dem Plasmid pGEM-T Easy

Abb. 17: Lysis-Produkte aus transformanten E. coli mit Plasmid und Insert (FM und FA)

Abb. 18: PCR-Produkte mit spezifischen Primern aus FM und FA

Abb. 19: PCR-Produkte mit spezifischem Primer aus FM und Temperaturgradient

Abb. 20: 16S-rDNA-PCR-Produkte von I, M und A

Abb. 21: PCR-Produkte von I, M und A mit spez. ITS-Primern

Abb. 22: Restriktionsverdau mit Eco R1 von Plasmid mit Insert aus Klonen von I, M und A

Abb. 23: PCR-Produkte aus ITS- und Klon (Insert kurz und lang) spezifischer PCR

Abb. 24: PCR-Produkte mit spezifischen Primern für M-t, M-f und M-its

Abb. 25: PCR-Produkte mit spezifischen Primern für A und die 16S-rDNA

Abb. 26: PCR-Produkt mit spezifischen Primern für A (a) und für die 16S-rDNA

Abb. 27: PCR-Produkte aus spezifischen Primern für I (i) und für die 16S-rDNA

Abb. 28: Sequenz der Fragmentbande (FA) aus RAPD-Bande A

Abb. 29: Sequenz der Fragmentbande (FM) aus RAPD-Bande M

Abb. 30: Sequenzvergleich (M-Bande) zwischen A und M

Abb. 31: 16S-Phylogramm

Abb. 32: ITS-Schema

Abb. 33: Sequenzvergleich zwischen M-f und M-t

Abb. 34: ITS-Phylogramm aus ermittelten und entnommenen (Genbank) ITS-Sequenzen