Engineering of the photorespiratory carbon-cycle in C3-plants

C3 植物光呼吸碳循环工程

• 批准号: 5300602
• 负责人: Professorin Dr. Veronica Maurino
• 金额: --
• 依托单位: Arbeitsgruppe Flügge (aufgelöst)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Fellowships
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2000-12-31 至 2003-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/5300602?language=en
• 关键词: Engineering; photorespiratory; carbon; cycle; C3

Ribulose-1,5-bisphosphat Carboxylase/Oxygenase (RubisCO) ist ein bifunktionales Enzym, das sowohl die Carboxylierung als auch die Oxygenierung von Ribulose-1,5-bisphosphat katalysiert. Die Carboxylierung führt zur Bildung von 3-Phosphoglycerat, Endprodukte der Oxygenierung sind jedoch je ein Molekül 3-Phosphoglycerat sowie ein Molekül 2-Phosphoglykolat, welches im Calvin-Zyklus nicht metabolisiert werden kann. Die Rückführung in den Calvin-Zyklus erfolgt über den photorespiratorischen Reaktionsweg. Die Photorespiration ist demzufolge die lichtabhängige Entwicklung von CO2, eine unvermeidbare Begleiterscheinung der Photosynthese von C3-Pflanzen entsteht hieraus ein Nachteil gegenüber C4 und CAM-Pflanzen, die Konsequenz ist eine niedrigere Photosynthese-Kapazität, langsameres Wachstum und eine geringere Effizienz der Wasser- und Stickstoff-Nutzung. Versuche, mittels gerichteten Mutagenese die OxygenaseReaktion der RubisCO zu unterdrücken waren bislang wenig erfolgreich. Ein alternativer Ansatz wäre eine Erhöhung der CO2-Konzentration in der Umgebung von RubisCO, ähnlich wie in C4-Pflanzen. Um diese in C3-Pflanzen zu erreichen, schlagen wir vor, transgene Pflanzen herzustellen, welche Glykolat vollständig innerhalb der Plastiden oxidieren. Wir planen, für diese Studie Arabidopsis thaliana (Wildtyp und eine photorespiratorische Mutante) als Modellsystem zu nutzen. Die erhaltenen Transformanden sollen vollständig auf der Ebene des Phänotyps, sowie auf genetischer, biochemischer und physiologischer Ebene charakterisiert werden. Wir erwarten, dass dieser Ansatz auch neue Erkenntnisse zur Kontrolle und Regulation des C- und N-Stoffwechsels erbringen wird.

核酮糖-1，5-二磷酸羧化酶/加氧酶（RubisCO）是一种双功能酶，它的羧化作用也是核酮糖-1，5-二磷酸催化加氧的作用。用羧基化合物培养氧的终产物3-磷酸甘油，可以得到2-磷酸甘油分子，但在Calvin Zyklus中不能代谢韦尔登。加尔文-齐克卢斯的研究成果被用于光化学反应。光呼吸作用是对CO2的加速作用，C3-Pflanzen的光合作用的一种独特的诱导作用，它首先产生于C4和CAM-Pflanzen，然后产生一种新的光合作用-Kapazität，长的Wachstum和一种瓦塞尔-和Stickstoff-Nutzung的效率。因此，RubisCO的氧反应致突变作用可以在一定程度上消除。Ein alternativer Anchor wäre eine Erhöhung der CO2-Konzentration in der Umgebung von RubisCO，ähnlich wie in C4-Pflanzen. Um diese in C3-Pflanzen zu erreichen，schlagen wir vor，transgenic Pflanzen herzustellen，welche Glykolat vollständig innerhalb der Plastiden oxidieren.我们计划用这一模型系统研究拟南芥（野生型和一种光致突变体）。这种转化的目的是提高表型的遗传学、生物化学和生理学特性，使之具有韦尔登。我们知道，这一系统也是控制和调节C-和N-Stoffwechsels的新工具。