Sameneigene Photosynthese und ihre Rolle bei der Speicherung von Reservestoffen

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Die Samen der meisten Kulturpflanzen (Leguminosen, Getreide) sind während ihrer Entwicklung photosynthetisch aktiv. Welche Bedeutung dieser Aktivität zukommt, ist unklar, da das CO2-Fixierungspotential sehr gering ist. Neuere Studien zeigen, dass die Speicheraktivität der Samen sauerstoff- und energielimitiert ist. Unserer Hypothese zufolge unterstützt die photosynthetische O2-Produktion die Respiration und fördert damit die Energieversorgung der Samen. Darüber hinaus kann Photosynthese direkt Energie für den plastidären Metabolismus zur Verfügung stellen sowie die Expression specherrelevanter Gene beeinflussen. In der Summe führt dies zu gesteigerter Biosyntheseaktivität. In diesem Projekt soll die Rolle samenphotosynthesebedingter O2- und Energielieferung für die Biosyntheseaktivität der Samen untersucht werden. Im einzelnen ist vorgesehen zu analysieren: (1) Lokalisierung/Aktivität der Photosynthese (PAM, CLSM, Mikrosensensoren), (2) photosyntesebedingter Beitrag zur Energie- und O2-Versorgung, (3) Photosyntheseeffekte auf die Speicheraktivität (Flussmessung mittels Tracer, Metabolitprofile mittels LC-MS) sowie Identifzierung der wirksamen Mechanismen (ATP-/O2Bildung, Redoxsignale, (4) Photosyntheseeffekte auf die mRNA-Level speicherrelevanter Gene (array-Technik). Das beantragte Projekt wird erstmals Aussagen zur Rolle der Samenphotosynthese erlauben. Durch die Analyse der dabei wirksamen Mechanismen sollen Targets für zukünftige züchterische/biotechnologische Arbeiten identifiziert werden.