Studies on Chlamydomonas reinhardtii : cell culture and common transformation methods

Chlamydomonas reinhardtii ist eine einzellige Grünalge mit großem Potential für biotechnologische Anwendungen. Die derzeitige Forschung befasst sich vor allem mit der Erzeugung von Biodiesel, Fettsäuren und biologisch aktiven Substanzen. Eine große Anzahl an Stämmen ist erhältlich, inklusive zellwandlosen oder solchen Stämmen, die nicht zur Photosynthese befähigt sind. Diese Stämme können in der Forschung, zum Beispiel für gentechnische Ansätze eingesetzt werden, allerdings besteht ein großer Bedarf an deren Charakterisierung. Gegenwärtige Protokolle zur Kultivierung unterscheiden sich stark in der Verwendung unterschiedlicher Medien, sowie der Angabe von Lichtintensität, Belichtungsdauer und Temperatur. In dieser Arbeit wurden die Stämme CC-125, CC-621, CC-849 und CC-4147 in Flüssigkulturen kultiviert und das Wachstum mithilfe der optischen Dichte bei 750 nm dokumentiert. Die Stämme wurden gepaart und gekreuzt und entscheidende Stadien fotographisch festgehalten. Verschiedene Transformationsansätze wurden getestet, um rekombinante DNS stabil in das Kern- und Chloroplastengenom zu integrieren. Agrobacterium-vermittelter Gentransfer wurde erfolgreich ausgeführt, um eine Hygromycinphosphotranferase als Selektionsmarker zu integrieren. Transformation mithilfe von Glassperlen stellte die Photosynthesefunktion im Photosynthese-defizienten Stamm CC-4147 her. Elektroporationsansätze lieferten Transformanten mithilfe des MicroPulser Elektroporationsapparats, dies könnte eine Erstbeschreibung einer erfolgreichen Chloroplastentransformation sein, die sich dieser Methode bedient.Chlamydomonas reinhardtii is an unicellular green algae with a high potential for biotechnological appliances. Current research focusses on production of biofuels, fatty acids and capability of production of bioactive compounds. A high number of strains is available, including cell-wall less and photosynthesis-deficient strains. Those strains can be employed for research purposes, such as genetic approaches, however there is a strong need for characterization of each individual strain. Present cell culture protocols greatly vary in use of media, light intensities and lightning periods used, as well as temperature regime. In this work, Chlamydomonas strains CC-125, CC-621, CC-849 and CC-4147 were grown in liquid cultures and growth was documented using optical density at 750 nm as a growth parameter. Strains were mated as well as crossed and distinct stages of the vegetative and sexual life cycle were microscopically documented. Different approaches for transformation of Chlamydomonas were used in order to stably integrate recombinant DNA into the nuclear as well as chloroplast genome. Agrobacterium- mediated gene transfer was successfully carried out, using the hygromycinphosphotransferase gene as a selectable marker. Transformation in the presence of glass beads yielded chloroplast transformants restoring photosynthetic function in the photosystem II D1 protein deletion strain CC-4147. Electroporation approaches yielded transformants using the MicroPulser electroporation apparatus, which may be the first time execution of chloroplast transformation of Chlamydomonas using this method.Reinmar Eggers, BScZusammenfassungen in Deutsch und EnglischKarl-Franzens-Universität Graz, Masterarbeit, 2017(VLID)230785

The scope of flavin-dependent reactions and processes in the model plant Arabidopsis thaliana

Eggers, Reinmar, Jammer, Alexandra, Jha, Shalinee, Kerschbaumer, Bianca, Lahham, Majd, Strandback, Emilia, Toplak, Marina, Wallner, Silvia, Winkler, Andreas, Macheroux, Peter (2021): The scope of flavin-dependent reactions and processes in the model plant Arabidopsis thaliana. Phytochemistry (112822) 189: 1-42, DOI: 10.1016/j.phytochem.2021.112822, URL: http://dx.doi.org/10.1016/j.phytochem.2021.11282