Flavodoxin and ferredoxin abundances as indicator of iron stress in natural populations of phytoplankton

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Auf der Forschungsreise ANT XVI/3 der FS Polarstern wird Eisenlimitierung in natürlichen Phytoplanktonpopulationen in Verbindung mit der räumlichen/zeitlichen Variabilität von gelöstem Eisen (Fe) und der Primärproduktion untersucht. Der Versorgungszustand bezüglich Fe wird in Diatomeen und Chlorophyten über Messungen des zellulären Flavodoxin (Flv) und Ferrodoxin (Fd) mittels immunologischer Sonden ermittelt. Es wurde für zahlreiche Algenarten, darunter alle bisher untersuchten Diatomeenarten, festgestellt, daß unter Eisenmangel das EisenSchwefel Protein Fd, ein Elektronenträger im photosynthetischen Apparat der Zelle, durch Flv ersetzt wird. Flv kommt nur unter eisenlimitierenden Bedingungen vor und ist ein stabiles Molekül, das sich gut isolieren und quantifizieren läßt. Der starke Anstieg in Flv unter Eisenlimitierung wird durch Änderungen in der Licht- und Stickstoffversorgung der Zelle nicht beeinflußt. Flv- und Fd-Konzentrationen werden unter Anwendung von Flv- und Fd-Antikörpern aus Diatomeenkulturen in der Gesamtprotein-Fraktion des partikulären Materials als auch in einzelnen Diatomeenzellen gemessen. Diatomeen und, zum geringeren Maße, Chlorophyceen bilden die Hauptbiomasse des antarktischen Phytoplanktons und sind daher für diese Untersuchungen besonders geeignet. Zusätzlich tragen Diatomeen im Wesentlichen zur Exportproduktion bei und bisherige Untersuchungen in der Antarktis haben gezeigt, daß deren Wachstumsrate unter Eisenmangel stark zunimmt.