Tieftemperatur-Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop mit energiedispersiver Röntgenanalyse
Final Report Abstract
Cyanobakterien (Pflanzenökologie & Systematik/Phylogenie): Die 3D-Anordnung der Thylakoide in Cyanobakterien ist ein geeignetes korrespondierendes Merkmal ergänzend zur molekularen Phylogenie bei der Charakterisierung von Großgruppen (Ordnungsebene und höhere Rangstufen) innerhalb der Cyanobakterien und konnte mit dem Gerät erstmals in größerem Umfang realisieret werden. Biologische Bodenkrusten (Pflanzenökologie & Systematik): Die 3D-Struktur biologischer Bodenkrusten hat wesentlichen Einfluss auf die CO2-Diffusion während wasserübersättigter Phasen. Mit dem Kryo-SEM haben wir erstmals die 3D-Struktur der Krusten in hydratisiertem Zustand erfasst und luftgefüllte Gasdiffusionswege in den obersten Schichten des Boden und der betroffenen Organismen ermittelt. Glasverwitterung durch Flechten (Pflanzenökologie & Systematik): Funde historischer Waldgläser im Spessart sind mit Wasserflechten der Gattung Verrucaria bewachsen, welche die Glasoberfläche durch Ätzung verwittern. Mittels der Röntgenanalyse konnten wir a) nachweisen das es sich um originäres Spessartglas handelt (durch die verwendete Pottasche ungewöhnlich hohe Ca- und Zr-Anteile im Vergleich zu Gläsern anderer Provenienz) sowie b) die ätzungsbedingte Aufnahme von Ca und Zr in die Flechtenzellwand. Xenopus-Oozyten (Zoologie): Xenopus laevis Oocyten dienen u.a. als Modellsystem für die Untersuchungen von Membran-Transport Molekülen, welche spezifisch in den Zellen exprimiert werden können. Es konnte gezeigt werden, dass der Zellmembran zahlreiche Mikrovilli aufgelagert sind, die möglicherweise einen Einfluß auf Transportprozesse durch die Membran haben. Weiterhin wurde ersichtlich, dass der Zellkern in eine kompakte Masse aus Vesikeln, dem Zellplasma, eingebettet ist. Planktische Protisten anoxischer Habitate und Tiefseebecken (Ökologie): The Ecology group used the SEM for the analyses and identification of protistan plankton from a variety of aquatic ecosystems. Among others we visualized protists from an alpine anoxic lake and from a variety of deep-sea basins in the Eastern Mediterranean Sea. Furthermore, we educated and trained students in traditional electron microscopy, including sample preparation of unicellular plankton. Wirkung von Antibiotika auf Lipidmembranen (Biochemie): Daptomycin ist ein neues cyclisches Lipopeptid, das zur Bekämpfung von gram-positiven Keimen eingesetzt wird. Es wirkt sehr schnell in vitro und bei dem Mechanismus spielt Calcium eine zentrale Rolle. Man nimmt an, dass in einem ersten Schritt Calcium an das Antibiotikum bindet. Danach interagiert das nun positive Molekül mit der Lipidmembran, die Phosphatidylglycerol enthält, und Oligomere werden ausgebildet. Die Membraneweglichkeit sinkt und es kommt durch den Verlust des Membranpotentials zur Zerstörung der Zelle. Bei dieser Arbeit werden verschiedene Bakterien und Liposomensysteme untersucht. Der methodische Focus liegt bei ESR-Spektroskopie, Elektronenmikroskopie und Rasterkraftmikroskopie. Aufnahme von Carotinoiden in der polyphagen Larve von Spodoptera (MPI für Chemische Ökologie, Jena): In the animal kingdom, carotenoids are usually absorbed from dietary sources and transported to target tissues. Despite their general importance, the uptake mechanism is still poorly understood. Here we report the “red crop” phenomenon, an accumulation of α- and β-carotene in crystalline inclusions in the enlarged foregut of the polyphagous Spodoptera larvae feeding on some potentially toxic plant leaves. The carotene crystals give the insect foregut a distinctive orange-red color. The crystals are embedded in a homogenous lawn of the bacterium Enterococcus casseliflavus, but the carotene seems to be selectively taken from the food plant. Caterpillars which fail to develop these carotene crystals exhibit a high mortality or fail to develop to adulthood. The crystallization of carotene and the enlargement of the foregut thus appears to manifest a multiple-step physiological adaptation of the insects to toxic food plants.
Publications
- (2011) Crystallization of α- and β-carotene in the forgut of Spodoptera larvae feeding on suboptimal food plant. Insect Biochemistry and Molecular Biology 41: 211-218
Shao, Y., Spiteller, D., Tang, X., Ping, L., Colesie, C., Münchberg, U., Lorenz, S., Schönemann, L., Jia, A., Bar-Tram, S., Schneider, B., Büdel, B., Popp, J., Svatoš, A., Heckel, D.G., and Boland, W.
