DBG · Nachwuchsförderung

Ina Burghardt (Goethe Universität Frankfurt)

Ina Burghardt erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Goethe-Universität Frankfurt im Jahr 2016 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.

Titel der ausgezeichneten Arbeit

"Der Einfluss drei plastidärer Immunophiline auf die Lichtanpassung von Arabidopsis thaliana."

Für plastidäre Immunophiline des FKBP-Typs wird eine Rolle in der Assemblierung und Regulation von Photosynthese-Komplexen vermutet. In dieser Arbeit zeigte sich, dass eine Null-Mutation eines dieser Gene zum Verlust der Bewegung der Hauptlichtsammelantenne (LHC II) führt, obwohl die dafür zuständige STN7-Kinase aktiv ist.

Pflanzen passen sich an kurzzeitig veränderte Lichtbedingungen an. Ein Überangebot an Licht wird über nicht-photochemische Prozesse entsorgt (NPQ). Ändert sich jedoch die spektrale Zusammensetzung des Lichts und werden die Photosysteme (PS) ungleich angeregt, werden Lichtsammelkomplexe (LHC) kurzzeitig zwischen den beiden Photosystemen verschoben, um die Lichtenergie wieder gleichmäßig zu verteilen und effizienter auszunutzen. Dieser Prozess wird State Transition genannt und durch Thylakoid-assoziierte Kinasen und Phosphatasen vermittelt.

In dieser Arbeit wurden plastidäre Immunophiline untersucht, die aufgrund ihrer vorhergesagten Lokalisierung an der Thylakoidmembran agieren und somit einen Einfluss auf die Regulation der Lichtreaktion haben könnten. Mittels in vivo Chlorophyllfluoreszenzmessungen (FluorCam, PAM) wurde gezeigt, dass der Verlust eines bestimmten FKBKP eine Blockierung der Antennenbewegung bewirkt. Wie native Gelelektrophoresen zeigten, wird der LHCII phosphoryliert und am PS I gebunden und kann aber, kurioserweise, nicht mehr vom PSI abgelöst werden – die Mutante ist also im State II fixiert. Dies konnte durch Tieftemperatur-Chlorophyll-Fluoreszenz bestätigt werden. Werden die Mutanten für längere Zeit spektral veränderten Lichtbedingungen ausgesetzt, so fällt auch ein Teil der Langzeitanpassung (LTR) aus. Damit hat das FKBP einen nachhaltigen Einfluss auf die Photosyntheseeffizienz und Fitness der Pflanzen.

Dieses FKBP ist das erste periphere Protein außerhalb der Thylakoidmembran, das direkt an der Regulation der State Transitions beteiligt sein könnte, welches einen neuartigen Regulationsmechanismus in der Lichtakklimation darstellen könnte.

Weitere Informationen: http://www.bio.uni-frankfurt.de/43969659/forschung

 

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Ina Burghardt fertigte die Arbeit am Lehrstuhl Pflanzliche Zellphysiologie in der Arbeitsgruppe von Nachwuchsgruppe Dr. Lars Dietzel an.


State I-State II-Transition-Messungen der fkbp-Mutante. Pflanzen wurden in State I gebracht. Danach wurde die Antennenbewegung als Quotient der aktuellen Maximalfluoreszenz / Start-Maximalfluoreszenz über die Zeit als Falschfarbenbild (links, nach 10 min) oder graphisch (rechts) dargestellt. Grafik: Ina Burghardt