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- Neue Publikation von Setareh Jamali Jaghdani und Professorin Dr. Merle Tränkner
Doktorandin Setareh Jamali Jaghdani (rechts) stellt Juniorprofessorin Dr. Merle Tränkner, die das Promotionsprojekt betreut, Ergebnisse ihrer Gaswechselmessungen vor. (Foto: K+S)
Setareh Jamali Jaghdani hat gemeinsam mit Juniorprofessorin Dr. Merle Tränkner aktuelle Forschungsergebnisse ihrer Doktorarbeit veröffentlicht. Die Publikation trägt den Titel „Mg deficiency induces photo-oxidative stress primarily by limiting CO2 assimilation and not by limiting photosynthetic light utilization“.
Im Fokus der Studie steht der Einfluss von Magnesium (Mg) auf Photosyntheseprozesse und Lichtschutzmechanismen in Gerstenpflanzen. Sie zeigt, dass ein Mg-Mangel die Assimilation von Kohlenstoffdioxid (CO2) signifikant reduziert, während die durch Chlorophyll-Fluoreszenz gemessene Photosystemfunktionalität nicht wesentlich beeinflusst wird.
Ein untersuchter Mechanismus ist das nicht-photochemische Quenchen (NPQ). Es dient als Lichtschutzmechanismus, indem es überschüssige Lichtenergie im Photosyntheseapparat in harmlose Wärme umwandelt. Der NPQ-Mechanismus scheint jedoch für die Pflanzenabwehr gegen Lichtstress unter Mg-Mangel keine Bedeutung zu haben, da er durch den Mangel nicht erhöht wurde.
Eng verbunden mit NPQ ist der Violaxanthin-Zyklus, bei dem das Carotinoid Violaxanthin (Vx) zunächst in das Zwischenprodukt Antheraxanthin (Ax) umgewandelt wird, welches wiederum die Bildung von Zeaxanthin (Zx) anregt. Diese drei Pigmente bilden den sogenannten VAZ-Pool. Es wird angenommen, dass Zx ein wichtiger Bestandteil von NPQ ist. Im Gegensatz zu NPQ nahm die Größe des VAZ-Pools zu, was einen hohen Lichtschutzbedarf bei Mg-Mangel widerspiegelt. Diese Zunahme der VAZ-Poolgröße scheint jedoch eine NPQ-unabhängige Lichtschutzfunktion zu sein.
In Übereinstimmung mit diesen Ergebnissen steht das Auftreten von photooxidativem Stress unter Mg-Mangel, welcher durch erhöhte Genexpressionsniveaus von Enzymen, die an der Detoxifikation reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) beteiligt sind, gezeigt wurde.
Die Ergebnisse können zu einem besseren Verständnis beitragen, wie eine Mg-Ernährung die Photosyntheseeffizienz und den Schutz vor überschüssiger Lichtenergie beeinflusst, und somit bei der Verbesserung der Produktivität helfen.
Die Studie wurde von Professor Dr. Peter Jahns vom Institut für Biochemie der Pflanzen an der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf mitverfasst. Veröffentlicht wurde sie in der Fachzeitschrift Plant Science.
Weitere Infos
Jamali Jaghdani, S.; Jahns, P. and Tränkner, M. (2020): Mg deficiency induces photo-oxidative stress primarily by limiting CO2 assimilation and not by limiting photosynthetic light utilization. Plant Science 302 (2021) 110751
