Herstellung von Nullmutanten der Glycindecarboxylase in Arabidopsis thaliana und deren ektopische Komplementation mit heterologen Genen

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Glycindecarboxylase (GDC) ist das Schlüsselenzym der GlycinSerin-Interkonversion in allen Organismen. Neben seiner Funktion im Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsel ist das Enzym am photorespiratorischen Glykolat-Zyklus der Pflanzen beteiligt. Im Glykolat-Zyklus wird in den Mitochondrien, an der als P-Protein bezeichneten Komponente der GDC, in großer Menge CO2 frei gesetzt. Während der Pflanzenevolution hat sich hieraus der in C3-C4-intermediären Pflanzen zu beobachtende primäre CO2-Konzentrierungsmechanismus entwickelt. Ziel des Vorhabens ist es, durch gentechnische Verlagerung der GDC aus dem Mesophyll in die Leitbündelscheiden von Arabidopsis thaliana in einer C3Pflanze eine C3-C4-analoge Stoffwechselsituation zunächst ansatzweise zu simulieren und in ihren Konsequenzen zu untersuchen. Hierfür stehen uns aus Vorarbeiten Insertionsmutanten für beide P-Protein-Gene zur Verfügung. Durch Kreuzung sollen zunächst Linien ohne P-Protein erzeugt und anschließend mit heterologen P-Protein-Genen aus C3-C4-intermediären Pflanzen der Gattung Flaveria komplementiert werden. Von den Arbeiten werden Erkenntnisse über die Funktion und Evolution des Photosynthesestoffwechsels auf genetischer und biochemischer Ebene mit der Aussicht auf die gentechnische Optimierung von Einzelprozessen erwartet.