@misc{TillichGrueberFrohme2012, author = {Tillich, Ulrich M. and Gr{\"u}ber, Stefanie and Frohme, Marcus}, title = {Etablierung von Hochdurchsatz-Kultivierungs- und -Screeningmethoden f{\"u}r phototrophe Einzeller}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2012}, volume = {16}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2012}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2012_1_4}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus-1335}, pages = {31 -- 36}, year = {2012}, abstract = {Mit Hochdurchsatz-Kultivierungs- und -Screeningmethoden k{\"o}nnen viele Proben parallel, miniaturisiert und kosteng{\"u}nstig bearbeitet werden. F{\"u}r phototrophe Organismen wie Mikroalgen und Cyanobakterien sind Hochdurchsatz-Kultivierungsverfahren jedoch bis heute kaum etabliert. Im Rahmen dieser Arbeit wurden diese Verfahren beispielhaft f{\"u}r das Cyanobakterium Synechocystis sp. PCC 6803 etabliert. Die ben{\"o}tigte technische Automatisierung wurde hierbei durch den Einsatz eines Tecan Genesis RSP 150 Pipettierroboters erreicht. Die Kultivierung erfolgte in Deepwell-Mikrotiterplatten innerhalb einer speziell angefertigten Kammer mit programmierbaren Sch{\"u}ttlern, einstellbarer Belichtung und CO2-Atmosph{\"a}re. Die in diesem System erreichten Wachstumsraten sind vergleichbar mit publizierten Kultivierungsmethoden. Das Hochdurchsatz-Screening wurde mit Hilfe eines in den Roboter integrierten Tecan Genios Plus Plattenreaders durchgef{\"u}hrt. Es wurden beispielhaft Methoden zur Bestimmung von optischer Dichte und Chlorophyllgehalt etabliert. Die hier vorgestellte Plattform kann vielseitig zur Analyse phototropher Organismen eingesetzt werden und ist durch entsprechende Assays leicht zur Messung anderer Parameter erweiterbar.}, language = {de} } @article{TillichWolterSchulzeetal.2014, author = {Tillich, Ulrich M. and Wolter, Nick and Schulze, Katja and Kramer, Dan and Br{\"o}del, Oliver and Frohme, Marcus}, title = {High-throughput cultivation and screening platform for unicellular phototrophs}, series = {BMC Microbiology}, volume = {14}, journal = {BMC Microbiology}, number = {239}, issn = {1471-2180}, doi = {10.1186/s12866-014-0239-x}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-6007}, pages = {13}, year = {2014}, abstract = {In this work we describe and test high-throughput methods with the model organism Synechocystis sp. PCC6803. The required technical automation for these processes was achieved with a Tecan Freedom Evo 200 pipetting robot. The cultivation was performed in 2.2 ml deepwell microtiter plates within a cultivation chamber outfitted with programmable shaking conditions, variable illumination, variable temperature, and an adjustable CO2 atmosphere. Each microtiter-well within the chamber functions as a separate cultivation vessel with reproducible conditions. The automated measurement of various parameters such as growth, full absorption spectrum, chlorophyll concentration, MALDI-TOF-MS, as well as a novel vitality measurement protocol, have already been established and can be monitored during cultivation. Measurement of growth parameters can be used as inputs for the system to allow for periodic automatic dilutions and therefore a semi-continuous cultivation of hundreds of cultures in parallel. The system also allows the automatic generation of mid and long term backups of cultures to repeat experiments or to retrieve strains of interest.}, language = {en} } @article{TillichWolterFrankeetal.2014, author = {Tillich, Ulrich M. and Wolter, Nick and Franke, Philipp and D{\"u}hring, Ulf and Frohme, Marcus}, title = {Screening and genetic characterization of thermo-tolerant Synechocystis sp. PCC6803 strains created by adaptive evolution}, series = {BMC Biotechnology}, volume = {14}, journal = {BMC Biotechnology}, number = {66}, issn = {1472-6750}, doi = {10.1186/1472-6750-14-66}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-6014}, pages = {15}, year = {2014}, abstract = {Temperature tolerance is an important aspect for commercial scale outdoor cultivation of microalgae and cyanobacteria. While various genes are known to be related to Synechocystis sp. PCC6803's heat shock response, there is very limited published data concerning the specific genes involved in long term thermal tolerance. We have previously used random mutagenesis and adaptive evolution to generate a mixture of strains of Synechocystis sp. PCC6803 with significantly increased thermal tolerance. The genetic modifications leading to the phenotypes of the newly generated strains are the focus of this work.}, language = {en} } @article{SchulzeTillichDandekaretal.2013, author = {Schulze, Katja and Tillich, Ulrich M. and Dandekar, Thomas and Frohme, Marcus}, title = {PlanktoVision - an automated analysis system for the identification of phytoplankton}, series = {BMC Bioinformatics}, volume = {14}, journal = {BMC Bioinformatics}, number = {115}, issn = {1471-2105}, doi = {10.1186/1471-2105-14-115}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-6364}, pages = {10}, year = {2013}, abstract = {Phytoplankton communities are often used as a marker for the determination of fresh water quality. The routine analysis, however, is very time consuming and expensive as it is carried out manually by trained personnel. The goal of this work is to develop a system for an automated analysis.}, language = {en} } @article{TillichLehmannSchulzeetal.2012, author = {Tillich, Ulrich M. and Lehmann, Sandra and Schulze, Katja and D{\"u}hring, Ulf and Frohme, Marcus}, title = {The Optimal Mutagen Dosage to Induce Point-Mutations in Synechocystis sp. PCC6803 and Its Application to Promote Temperature Tolerance}, series = {PLoS ONE}, volume = {7}, journal = {PLoS ONE}, number = {11}, issn = {1932-6203}, doi = {10.1371/journal.pone.0049467}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-6186}, pages = {8}, year = {2012}, abstract = {Random mutagenesis is a useful tool to genetically modify organisms for various purposes, such as adaptation to cultivation conditions, the induction of tolerances, or increased yield of valuable substances. This is especially attractive for systems where it is not obvious which genes require modifications. Random mutagenesis has been extensively used to modify crop plants, but even with the renewed interest in microalgae and cyanobacteria for biofuel applications, there is relatively limited current research available on the application of random mutagenesis for these organisms, especially for cyanobacteria. In the presented work we characterized the lethality and rate of non-lethal point mutations for ultraviolet radiation and methyl methanesulphonate on the model cyanobacteria Synechocystis sp. PCC6803. Based on these results an optimal dosage of 10-50 J/m2 for UV and either 0.1 or 1 v\% for MMS was determined. A Synechocystis wildtype culture was then mutagenized and selected for increased temperature tolerance in vivo. During the second round of mutagenesis the viability of the culture was monitored on a cell by cell level from the treatment of the cells up to the growth at an increased temperature. After four distinct rounds of treatment (two with each mutagen) the temperature tolerance of the strain was effectively raised by about 2°C. Coupled with an appropriate in vivo screening, the described methods should be applicable to induce a variety of desirable characteristics in various strains. Coupling random mutagenesis with high-throughput screening methods would additionally allow to select for important characteristics for biofuel production, which do not yield a higher fitness and can not be selected for in vivo, such as fatty acid concentration. In a combined approach with full genome sequencing random mutagenesis could be used to determine suitable target-genes for more focused methods.}, language = {en} } @article{SchulzeLopezTillichetal.2011, author = {Schulze, Katja and L{\´o}pez, Diana A. and Tillich, Ulrich M. and Frohme, Marcus}, title = {A simple viability analysis for unicellular cyanobacteria using a new autofluorescence assay, automated microscopy, and ImageJ}, series = {BMC Biotechnology}, volume = {11}, journal = {BMC Biotechnology}, number = {118}, issn = {1472-6750}, doi = {10.1186/1472-6750-11-118}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-6192}, pages = {8}, year = {2011}, abstract = {Currently established methods to identify viable and non-viable cells of cyanobacteria are either time-consuming (eg. plating) or preparation-intensive (eg. fluorescent staining). In this paper we present a new and fast viability assay for unicellular cyanobacteria, which uses red chlorophyll fluorescence and an unspecific green autofluorescence for the differentiation of viable and non-viable cells without the need of sample preparation.}, language = {en} } @phdthesis{Tillich2015, author = {Tillich, Ulrich M.}, title = {Adaptive Evolution und Screening bei Cyanobakterien - Erzeugung und Untersuchung von Thermotoleranz in Synechocystis sp. PCC 6803}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-18307}, school = {Technische Hochschule Wildau}, pages = {135}, year = {2015}, abstract = {Ziel dieser Arbeit war die Erh{\"o}hung der Temperaturtoleranz des Cyanobakteriums Synechocystis sp. PCC 6803 mittels ungerichteter Mutagenese und adaptiver Evolution. Trotz des erneuten Interesses an Cyanobakterien und Mikroalgen in den letzten Jahren, gibt es nur relativ wenige aktuelle Studien zum Einsatz dieser Methoden an Cyanobakterien. Zur Analyse eines mittels Mutagenese erzeugten Gemischs an St{\"a}mmen, ist es von großem Vorteil Hochdurchsatz-Methoden zur Kultivierung und zum Screening einsetzen zu k{\"o}nnen. Auf Basis eines Pipettierroboters wurde solch eine Plattform f{\"u}r phototrophe Mikroorganismen neu entwickelt und folgend stetig verbessert. Die Kultivierung erfolgt in 2,2ml Deepwell-Mikrotiterplatten innerhalb einer speziell angefertigten Kultivierungskammer. Sch{\"u}ttelbedingungen, Beleuchtung, Temperatur und CO2-Atmosph{\"a}re sind hierbei vollst{\"a}ndig einstellbar.Die Plattform erlaubt semi-kontinuierliche Kultivierungen mit automatisierten Verd{\"u}nnungen von hunderten Kulturen gleichzeitig. Automatisierte Messungen des Wachstums, des Absorptionsspektrums, der Chlorophyllkonzentration, MALDI-TOF-MS sowie eines neu entwickelten Vitalit{\"a}tsassays wurden etabliert. F{\"u}r die Mutagenese wurden die Letalit{\"a}t- und die nicht-letale Punktmutationsrate von ultravioletter Strahlung und Methylmethansulfonat f{\"u}r Synechocystis charakterisiert. Synechocystis wurde mit den so ermittelten optimalen Dosen mehrfach behandelt und anschließend einer in vivo Selektion unterzogen. Somit wurde dessen Temperaturtoleranz um bis zu 3°C erh{\"o}ht. {\"U}ber die Screeningplattform wurden die thermotolerantesten monoklonalen St{\"a}mme identifiziert. Nach einer Validierung wurde das vollst{\"a}ndige Genom der St{\"a}mme sequenziert. Hierdurch wurden erstmals Mutationen in verschiedenen Genen mit der Langzeittemperaturtoleranz von Synechocystis in Verbindung gebracht. Bei einigen dieser Gene ist es sehr unwahrscheinlich, dass sie mittels anderer Verfahren h{\"a}tten identifiziert werden k{\"o}nnen.}, language = {de} } @misc{KeilRadkeTillichetal.2015, author = {Keil, Karolin and Radke, Lars and Tillich, Ulrich M. and Frohme, Marcus}, title = {Automatisierung des Bio-Plex Pro Analyseverfahrens}, series = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2015}, volume = {19}, journal = {Wissenschaftliche Beitr{\"a}ge 2015}, issn = {0949-8214}, doi = {10.15771/0949-8214_2015_1_2}, url = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:526-opus4-3524}, pages = {15 -- 19}, year = {2015}, abstract = {F{\"u}r den simultanen Nachweis mehrerer Analyten innerhalb einer Probe ist die Bead-basierte Multiplexanalytik ein h{\"a}ufig verwendetes Verfahren und wird beispielsweise zur Quantifizierung von Proteinen genutzt. Die aufwendige Durchf{\"u}hrung der Assays soll durch Automatisierung einerseits dem Anwender abgenommen werden, w{\"a}hrend andererseits die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Analyse gesteigert wird. Die Automatisierung des Bio-Plex Pro™ Assays ist mit dem Pipettierroboter Tecan Freedom EVO 200 umgesetzt worden. Es ist ein Skript mit der Software Freedom EVOware® entwickelt worden, welches die Probenvorbereitung des Assays vollst{\"a}ndig {\"u}bernimmt. F{\"u}r einen Vergleich der manuellen und automatisierten Methode sind die humanen Zytokine IL-2, IL-4, IL-10, GM-CSF, IFN-γ und TNF-α in einer achtstufigen Standardverd{\"u}nnungsreihe und in unterschiedlich konzentrierten Proben gemessen worden. Die Berechnung der Streuungen (Standardabweichung und Variationskoeffizient) der einzelnen Standardverd{\"u}nnungsreihen sowie der Vergleich von gemessenen und erwarteten Konzentrationen der automatisierten und manuellen Methode zeigen, dass die Automatisierung neben der zeitlichen Optimierung auch die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Analyse verbessert.}, language = {de} }