Regulation und Manipulation der lichtabhängigen Bildung von Carotinoiden zur Abwehr von Starklicht- und UV-B Schädigung

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Ausgehend von den bisher erzielten Ergebnissen im laufenden Projekt zum Schutz der Photosynthese in den Cyanobakterien Synechococcus und Synechocystis wollen wir den Carotinoidgehalt molekulargenetisch gezielt modifizieren und dann untersuchen, wie sich die Photosynthese unter Schwachlicht bzw. oxidativem Stress verhält. Ein permanent erhöhter Carotinoidgehalt soll durch Integration des crtP-crtB Operon unter einem starken konstitutiven Promotor in das Genom erreicht werden. Um eine Limitierung an Geranylgeranylpyrophosphat zu verhindern, soll zusätzlich ein Gen der GGPP-Synthase verstärkt exprimiert werden. Neben einer vorhandenen Synechococcus-Transformante, die verstärkt Zeaxanthin akkumuliert soll durch Einfügen des Zeaxanthin-Epoxidase-Gens noch eine Violaxanthin-Transformante hergestellt werden. Diese beiden Transformanten sind analog zu den Stark- und Schwachlicht-Zuständen des Xanthophyll Zyklus in höheren Pflanzen. Ozon Behandlung als strahlungsloser oxidativer Stress auf PSII und D1 dient dazu zu unterscheiden, ob der Schutz von PSII durch Carotinoide bereits bei den photochemischen Reaktionen über direkte Energieableitung von überlasteten Photosystemen und Verhinderung der Bildung von Singulettsauerstoff einsetzt oder aber hauptsächlich durch Inaktivierung von sich bildenden Singulettsauerstoff und Peroxiradikalen stattfindet.