Pflanzliche Entwicklungsbiologie

Prof. Dr. Andreas Klingl

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a.klingl@lmu.de

EU1.024

Forschung

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Für die Funktionalität einzelner Proteine und Strukturen innerhalb lebender Organismen spielt deren Lokalisation sowie die 3-dimensionale Verteilung und Organisation eine wichtige Rolle.

Neben einer Vielzahl von Kooperationen im Zusammenhang mit Elektronenmikroskopie gibt es in der AG Klingl momentan zwei Forschungsschwerpunkte:

1. Die strukturellen und physiologischen Anpassungen von Pflanzen wie Arabidopsis thaliana an wechselnde Umweltbedingungen wie etwa erhöhter Temperatur.

2. Die strukturelle Charakterisierung von sog. plant-microbe interfaces (PMI), also dem Interaktionsbereich von Mikroben wie Rhizobien oder auch arbuskulären Mykorrhiza mit Pflanzen wie Lotus. Hier stellt dann auch die Lokalisation von Schlüsselproteinen einen entscheidenden Aspekt dar.

Da unsere Arbeitsgruppe für die Leitung der Elektronenmikroskopie mit mehreren high-end Mikroskopen sowie den entsprechenden Präparationseinheiten verantwortlich ist, untersuchen wir die Lokalisation der betreffenden Proteine nicht nur in Pflanzen wie z.B. dem Hornmoos Physcomitrium patens, sondern auch in anderen eukaryotischen Systemen und zahlreichen Mikroorganismen. Hierbei spielen auch verschiedenste Ansätze zur korrelativen Licht- und Elektronenmikroskopie eine wichtige Rolle.

Methoden und Ansätze

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Für Untersuchungen zur 3-dimensionalen Organisation von Zellen nutzen wir unter anderem TEM- (transmission electron microscopy) und STEM- (scanning transmission electron microscopy) Tomography sowie FIB/SEM-(focused ion beam scanning electron microscopy) Tomography in Kunstharz eingebetteter Poben. Darüber hinaus haben wir durch eine Kollaboration mit Prof. Dr. Martin Heß Zugang zu einem SBF-SEM (serial block face scanning electron microscopy). Dies ermöglicht eine große Fülle unterschiedlicher Projekte, welche alle durch die Anwendung elektronenmikroskopischer Präparations- und Abbildungstechniken erst ermöglicht werden.

Die Gruppe für Pflanzliche Entwicklungsbiologie stellt gleichzeitig auch die Core Facility Elektronenmikroskopie am Biozentrum der LMU München dar. In diesem Zusammenhang stehen uns aktuell 4 Elektronenmikroskope zur Verfügung:

• JEOL F200 (cryo-(S)TEM)
• Zeiss EM912 (TEM)
• Zeiss Auriga Crossbeam (SEM & FIB/SEM)
• FEI Tenos (SBF-SEM, in Kooperation mit Prof. Dr. Martin Heß)

Schlüsselpublikationen

Seydel C, Hess M, Schröder L, Klingl A, Nägele T (2025) Subcellular plant carbohydrate metabolism under elevated temperature. Plant Physiol 198: kiaf117. https://doi.org/10.1093/plphys/kiaf117

Kalvelage J, Wöhlbrand L, Senkler J, Schumacher J, Ditz N, Bischof K, Winklhofer M, Klingl A, Braun H-P, Rabus R (2024). Conspicuous chloroplast with light harvesting-photosystem I/II megacomplex in marine Prorocentrum cordatum. Plant Physiol 115: 306-325. https://doi.org/10.1093/plphys/kiae052

Kalvelage J, Wöhlbrand L, Schoon RA, Zink FM, Correll C, Senkler J, Eubel H, Hoppenrath M, Rhiel E, Braun HP, Winklhofer M, Klingl A, Rabus R (2023). The enigmatic nucleus of the marine dinoflagellate Prorocentrum cordatum. mSphere 8(4): e0003823. https://doi.org/10.1128/msphere.00038-23

Rodrigues-Oliveira T, Wollweber F, Ponce-Toledo RI, Xu J, Rittmann SKMR, Klingl A, Pilhofer M and Schleper C (2023). Actin cytoskeleton and complex cell architecture in an Asgard archaeon. Nature 613(7943): 332-339.
https://doi.org/10.1038/s41586-022-05550-y

Flechsler J, Heimerl T, Pickl C, Rachel R, Stierhof Y-D, Klingl A (2020). 2D and 3D immunogold localization on (epoxy) ultrathin sections with and without osmium tetroxide. Microsc Res Tech 83: 691-705.
https://doi.org/10.1002/jemt.23459