Polarized light vision in the eye of the desert locust, Schistocerca gregaria

96 Pages·2015·24.49 MB·English

Polarized light vision in the eye of the desert locust,
Schistocerca gregaria

- An electrophysiological and histological approach -
________________________________________________
Polarisationssehen im Auge der Wüstenheuschrecke, Schistocerca gregaria

- Ein elektrophysiologischer und histologischer Ansatz -

Dissertation zur Erlangung des
Doktorgrades der Naturwissenschaften
(Dr. rer. nat.)

dem Fachbereich Biologie
der Philipps-Universität Marburg
vorgelegt von

Fabian Schmeling
aus Berlin
Marburg/Lahn 2015
Polarized light vision in the eye of the desert locust,
Schistocerca gregaria

- An electrophysiological and histological approach -
________________________________________________
Polarisationssehen im Auge der Wüstenheuschrecke, Schistocerca gregaria

- Ein elektrophysiologischer und histologischer Ansatz -

Dissertation zur Erlangung des
Doktorgrades der Naturwissenschaften
(Dr. rer. nat.)

dem Fachbereich Biologie
der Philipps-Universität Marburg
vorgelegt von

Fabian Schmeling
aus Berlin
Marburg/Lahn 2015
I
II
Vom Fachbereich Biologie der Philipps-Universität Marburg als Dissertation
angenommen am 24.09.2015

Erstgutachter: Prof. Dr. Uwe Homberg
Zweitgutachter: Prof. Dr. Monika Hassel

Tag der Disputation 25.09.2015

III
Erklärung: Eigene Beiträge und veröffentlichte Teile der
Arbeit

Laut §8, Absatz 3 der Promotionsordnung der Philipps-Universität Marburg (Fassung
vom 28.4.1993) müssen bei den Teilen der Dissertation, die aus gemeinsamer
Forschungsarbeit entstanden sind, „die individuellen Leistungen des Doktoranden
deutlich abgrenzbar und bewertbar sein.“ Diese Leistungen sollen im Folgenden erläutert
werden.

allgemeiner Versuchsaufbau:

 Aufbau einer elektrophysiologischen Versuchsapparatur (Beschaffung,
Installation und Inbetriebnahme der notwendigen Geräte), in Zusammenarbeit mit
den feinmechanischen und elektronischen Werkstätten der Philipps-Universität
Marburg.
 Etablierung einer elektrophysiologischen Standardmethode zur Ableitung an
Fotorezeptoren von Insekten.
 Etablierung einer histologischen Färbemethode für Fotorezeptorprojektionen
(Massenfärbungen).

Kapitel 1:

Opsin expression, physiological characterization and identification of photoreceptor cells
in the dorsal rim area and main retina of the desert locust, Schistocerca gregaria

 Durchführung aller elektrophysiologischen Experimente (Vorpräparation der
Tiere, Ableitungen, Injektionen des Farbstoffes, Nachpräparation zur Entfernung
der optischen Loben aus der Kopfkapsel und erste Fixierung des Präparats).
 Durchführung der folgenden histologischen Bearbeitung (bei ca. 70% aller
Präparate).
 Scannen der Präparate am konfokalen Laserscanmikroskop (bei ca. 70% aller
Präparate).
 Bearbeitung und Auswertung aller Daten, mit Ausnahme der Berechnung der
visual-pigment absorbance templates.
 Anfertigung aller Abbildungen und Tabellen, mit Ausnahme des Abschnitts zur in-
situ Hybridisierung.
 Anfertigung des Manuskripts, mit Ausnahme des Methoden- und Ergebnisteils für
die in-situ Hybridisierung, in Zusammenarbeit (Korrektur) mit Dr. Michiyo
Kinoshita, Prof. Dr. Kentaro Arikawa und Prof. Dr. Uwe Homberg.
 Das Kapitel wurde in seiner hier vorliegenden Form im Journal of Experimental
Biology veröffentlicht. (Schmeling F, Tegtmeier J, Kinoshita M, Homberg U [2015]
Photoreceptor projections and receptive fields in the dorsal rim area and main
retina of the locust eye. J. comp. Physiol. A 201:427-440)

IV
Kapitel 2:

Photoreceptor projections and receptive fields in the dorsal rim area and main retina of
the locust eye

 Durchführung aller elektrophysiologischen Experimente (Vorpräparation der
Tiere, Ableitungen, Injektionen des Farbstoffes, Nachpräparation zur Entfernung
der optischen Loben aus der Kopfkapsel und erste Fixierung des Präparats).
 Durchführung der histologischen Bearbeitungen (bei ca. 70% aller Präparate).
 Scannen der Präparate am konfokalen Laserscanmikroskop (bei ca. 80% aller
Präparate).
 Anfertigung aller Abbildungen und Tabellen.
 Anfertigung des Manuskripts in Zusammenarbeit (Korrektur) mit Dr. Michiyo
Kinoshita und Prof. Dr. Uwe Homberg.
 Das Kapitel wurde in seiner hier vorliegenden Form im Journal of Comparative
Physiology A veröffentlicht. (Schmeling F, Wakakuwa M, Tegtmeier J, Kinoshita
M, Bockhorst T, Arikawa K, Homberg U [2014] Opsin expression, physiological
characterization and identification of photoreceptor cells in the dorsal rim area
and main retina of the desert locust, Schistocerca gregaria. J. exp. Biol.
217:3557-3568)

V
VI
DANKSAGUNG

Als allererstes möchte ich Prof. Dr. Uwe Homberg danken, der mir die Möglichkeit gab,
an diesem interessanten Projekt zu arbeiten und mich auf dem gesamten Weg
begleitete.

Liebe Menschen wie Martina Kern, Martin Kollmann, Evelyn Rieber, Jerome Beetz, Joss
von Hadeln, Anna Reifenrath, Dr. Ronny Rosner, Dr. Keram Pfeiffer und Dr. Stanley
Heinze haben mir bei der praktischen Laborarbeit und auch später beim Verfassen
meiner Dissertationsschrift mit Rat und Tat geholfen. Auch dafür bin ich sehr dankbar.
Ihnen und allen anderen Mitgliedern der Neurobio-Arbeitsgruppen in Marburg außerdem
vielen Dank für das angenehme Arbeitsklima.

Vielen Dank auch an Dr. Michiyo Kinoshita, die mich nach Japan einlud und sich dort viel
Zeit nahm, mich in die grundlegenden Techniken der Elektrophysiologie am
Insektenauge einzuarbeiten. Dort durfte ich in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Kentaro
Arikawa die Bekanntschaft mit Yuri Ogawa und Hironobu Uchiyama machen. Ihnen
beiden will ich für regelmäßige Unterstützung im Labor danken und auch für die tolle Zeit
außerhalb des Labors.

Last but not least möchte ich von ganzem Herzen meinen Eltern danken. Sie haben mir
das Biologiestudium ermöglicht und waren auch in schwierigen Zeiten immer für mich
da.

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