Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Sonnenschutz für Pflanzen - Veröffentlichung in Nature Plants

02.02.2016

Bisher gab es nur Modellvorstellungen, wie der Lichtschutzmechanismus von Pflanzen funktioniert. Forscher der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf stellen nun mit Kollegen aus Gatersleben erstmals experimentelle Ergebnisse in der Zeitschrift Nature Plants vor. Mit diesen kann möglicherweise die Photosyntheseleistung von Pflanzen verbessert werden.

Zu viel des Guten schadet auch Pflanzen. Zwar benötigen sie das Sonnenlicht unbedingt, um aus Kohlendioxid und Wasser den Energieträger und Zellbaustein Zucker herzustellen. Doch zu viel Licht, etwa an hellen Sonnentagen, schädigt die empfindlichen Lichtreaktoren der Pflanzen.


Lokalisation von PsbS und die Organisation von Photosystem II im inaktiven (Dunkel) und aktiven (Hell)-Zustand.

Peter Jahns / Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf

Diese Photosysteme, die Lichtenergie in chemische Energie umwandeln, enthalten spezielle lichtsammelnde Proteine, so genannte LHC-Komplexe. Diese wiederum binden die Chlorophyll-Moleküle, die das Licht absorbieren. Wird zu viel Licht und damit Energie eingefangen, so bilden sich Sauerstoffverbindungen (ROS), die für die Pflanze toxisch sind.

Die Pflanzen schützen sich vor den ROS, indem sie die überschüssige Energie in Form von Wärme ableiten. Dazu bauen sie gezielt ihre Photosysteme um und setzen zusätzlich Schutzpigmente ein, die Xanthophylle.

Doch wie schafft es die Pflanze, diese Mechanismen nur dann zu nutzen, wenn sie tatsächlich zu viel Licht trifft; ohne sich unnötig von ihrem Lebenselixier abzuschneiden? Und wie kann sie dieser Schutz sehr schnell an- und abschalten, wenn an stark bewölkten Tagen die Lichtintensität in kurzer Zeit stark schwankt?

Man weiß, dass hierbei eine Veränderung des pH-Wertes in den so genannten Chloroplasten eine Rolle spielt, die von dem Protein PsbS erkannt wird. Die detaillierten Vorgänge wurden bisher aber noch nicht experimentell nachgewiesen.

Forscher der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf um Prof. Dr. Peter Jahns (Biologie) und Prof. Dr. Kai Stühler (Medizin) konnten nun zusammen mit Dr. Michael Melzer und seinem Team am Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung in Gatersleben zum ersten Mal an der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana) gezielt die inaktiven und die aktiven PsbS-Proteine untersuchen.

In der jetzt bei Nature Plants erschienenen Publikation zeigten sie, dass das PsbS im inaktiven Zustand als Verbund zweier Proteine (als so genanntes Dimer) vorliegt. Wird es aktiviert, spaltet es sich in zwei einzelne Proteine (Monomere). Die Monomere wechselwirken mit dem Photosystem erheblich stärker als das Dimer und verändern dabei die Struktur des LHC-Komplexes.

Wenn man den Lichtschutzmechanismus versteht, wird es nun möglich, gezielt in die Wechselwirkung des PsbS mit den anderen Proteinen einzugreifen. Damit kann möglicherweise der Lichtschutz und die Photosynthese der Pflanzen verbessert werden.

Publikation
Viviana Correa-Galvis, Gereon Poschmann, Michael Melzer, Kai Stühler and Peter Jahns (2016), PsbS interactions involved in the activation of energy dissipation in Arabidopsis. Nature Plants
DOI: 10.1038/nplants.2015.225

Kontakt
Prof. Dr. Peter Jahns
Arbeitsgruppe Photosynthese und Stressphysiologie der Pflanzen
Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf
Tel.: +49-(0)211 81-13862
pjahns@hhu.de

Dr. Michael Melzer
Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung
Tel.: +49-(0)39482 5471
melzer@ipk-gatersleben.de

Weitere Informationen:

http://dx.doi.org/10.1038/nplants.2015.225 (Artikel)
http://www.photosynthesis.hhu.de/ (AG Photosynthese und Stressphysiologie der Pflanzen)

Dr.rer.nat. Arne Claussen | idw - Informationsdienst Wissenschaft

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen
20.02.2017 | Universität zu Lübeck

nachricht Zellstoffwechsel begünstigt Tumorwachstum
20.02.2017 | Veterinärmedizinische Universität Wien

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Innovative Antikörper für die Tumortherapie

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig von diesen teuren Medikamenten profitieren, wird intensiv an deren Verbesserung gearbeitet. Forschern um Prof. Thomas Valerius an der Christian Albrechts Universität Kiel gelang es nun, innovative Antikörper mit verbesserter Wirkung zu entwickeln.

Immuntherapie mit Antikörpern stellt heute für viele Krebspatienten einen Erfolg versprechenden Ansatz dar. Weil aber längst nicht alle Patienten nachhaltig...

Im Focus: Durchbruch mit einer Kette aus Goldatomen

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des Wärmetransportes

Einem internationalen Physikerteam mit Konstanzer Beteiligung gelang im Bereich der Nanophysik ein entscheidender Durchbruch zum besseren Verständnis des...

Im Focus: Breakthrough with a chain of gold atoms

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

In the field of nanoscience, an international team of physicists with participants from Konstanz has achieved a breakthrough in understanding heat transport

Im Focus: Hoch wirksamer Malaria-Impfstoff erfolgreich getestet

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Tübinger Wissenschaftler erreichen Impfschutz von bis zu 100 Prozent – Lebendimpfstoff unter kontrollierten Bedingungen eingesetzt

Im Focus: Sensoren mit Adlerblick

Stuttgarter Forscher stellen extrem leistungsfähiges Linsensystem her

Adleraugen sind extrem scharf und sehen sowohl nach vorne, als auch zur Seite gut – Eigenschaften, die man auch beim autonomen Fahren gerne hätte. Physiker der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Die Welt der keramischen Werkstoffe - 4. März 2017

20.02.2017 | Veranstaltungen

Schwerstverletzungen verstehen und heilen

20.02.2017 | Veranstaltungen

ANIM in Wien mit 1.330 Teilnehmern gestartet

17.02.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Innovative Antikörper für die Tumortherapie

20.02.2017 | Medizin Gesundheit

Multikristalline Siliciumsolarzelle mit 21,9 % Wirkungsgrad – Weltrekord zurück am Fraunhofer ISE

20.02.2017 | Energie und Elektrotechnik

Wie Viren ihren Lebenszyklus mit begrenzten Mitteln effektiv sicherstellen

20.02.2017 | Biowissenschaften Chemie