- Magnesiummangel bei Spinat: Neue Publikation von Dr. Setareh Jamali Jaghdani

Mit ihrem Artikel „The impact of magnesium deficiency on photosynthesis and photoprotection in Spinacia oleracea“ hat Dr. Setareh Jamali Jaghdani die Ergebnisse des letzten Forschungsjahres ihrer Promotion veröffentlicht. Koautoren sind Dr. Merle Tränkner, Betreuerin des Promotionsprojekts, und Professor Dr. Peter Jahns, Institut für Biochemie der Pflanzen an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf.

 

Im Mittelpunkt des Artikels stehen die physiologischen Prozesse der Photosynthese und der Photoprotektion unter Magnesiummangel bei Nutzpflanzen. Bei einem Mangel an Magnesium (Mg) zeigte sich bei Spinat, dass die Assimilation von Kohlendioxid beeinträchtigt wird, während es keine signifikanten negativen Auswirkungen auf die anderen photosynthetischen Leistungsparameter gab. Diese wurden mittels Messung der Chlorophyll-Fluoreszenz untersucht.

Messung der Kohlendioxid-Assimilation bei Spinat: Die Ergebnisse zeigten, dass die Photosyntheseleistung durch Magnesiummangel erheblich beeinträchtigt wurde. (Foto: Jamali Jaghdani)

Messung der Kohlendioxid-Assimilation bei Spinat: Die Ergebnisse zeigten, dass die Photosyntheseleistung durch Magnesiummangel erheblich beeinträchtigt wurde. (Foto: Jamali Jaghdani)

Photoprotektion umfasst verschiedene Mechanismen, wobei der Xanthophyll-Kreislauf  – der wichtigste aktive Prozess im Bereich der nichtphotochemischen Fluoreszenzlöschung (Non-Photochemical Quenching; NPQ) – bei Spinat unter Mg-Mangel unbeeinträchtigt blieb.

 

Ein weiterer photoprotektiver Mechanismus, der unter Mg-Mangel beobachtet wurde, ist die Hochregulierung des Niveaus der Genexpression von Enzymen, die an der Detoxifikation reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) beteiligt sind. In einer früheren Veröffentlichung (Jamali Jaghdani et al. 2020) wurde an Gerste gezeigt, dass das Niveau der Genexpression von verschiedenen Enzymen, die an der ROS-Detoxifikation beteiligt sind, unter Mg-Mangel signifikant hochreguliert wurde. In der jetzt veröffentlichten Studie jedoch konnte ein analoges Muster in Spinat unter Mg-Mangel nicht beobachtet werden.

Chlorotische Aufhellungen zwischen den Blattadern – ein typisches Symptom von Magnesiummangel – bei Spinat, der mit einer Magnesiumversorgung von nur 0,015 mM angezogen wurde. (Foto: Tränkner)

Chlorotische Aufhellungen zwischen den Blattadern – ein typisches Symptom von Magnesiummangel – bei Spinat, der mit einer Magnesiumversorgung von nur 0,015 mM angezogen wurde. (Foto: Tränkner)

Setareh Jamali Jaghdani und ihre Koautoren folgerten, dass die Lichtintensität nicht nur eine wichtige Rolle in der Intensivierung der negativen Auswirkungen von Mg-Mangel auf photosynthetische und photoprotektive Prozesse spielt. Auch die photoprotektiven Reaktionen werden in verschiedenen Kulturpflanzen verstärkt. Außerdem kamen sie zu dem Schluss, dass sehr lichttolerante Pflanzen wie Spinat weniger anfällig sind für photooxidativen Stress, der durch Mg-Mangel induziert wird.

 

Die gewonnenen Ergebnisse erweitern den wissenschaftlichen Kenntnisstand zu Mg-Mangel und dessen Einfluss auf photosynthetische und photoprotektive Prozesse. Sie tragen zur Verbesserung des Nährstoffmanagements bei und liefern eine verbesserte Grundlage für die Entwicklung von Düngestrategien in resilienten Anbausystemen.

 

Der Artikel „The impact of magnesium deficiency on photosynthesis and photoprotection in Spinacia oleracea“ wurde Ende 2021 in Plant Stress veröffentlicht. Die vollständige Dissertation von Setareh Jamali Jaghdani steht auf der Website der Universität Göttingen als Download zur Verfügung.

 

Weitere Infos


Dr. Setareh Jamali Jaghdani

 

Jamali Jaghdani, S.; Jahns, P., and Tränkner, M. (2021) The impact of magnesium deficiency on photosynthesis and photoprotection in Spinacia oleracea. Plant Stress 2 (2021) 100040

PDF der Publikation

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