Das Projekt "Ansätze zur Steigerung der Biomasse durch Optimierung der Nettophotosynthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Landnutzung (ILN), Professur Agrobiotechnologie durchgeführt. Ziel des Projektes ist es, in Pflanzen auch unter den im Rahmen eines möglichen Klimawandels zu erwartenden klimatischen Veränderungen, vor allem dem Auftreten von Wetterextremen, eine erhöhte Biomasseproduktion zu erreichen indem: 1. die Stresstoleranz der Photosynthese gesteigert wird, um eine gleichmäßige und von abiotischen Stressfaktoren unabhängige Energieversorgung der Pflanze zu gewährleisten und 2. die Effektivität des Calvinzyklus verbessert wird, um auf Basis der stabilen Energieerzeugung eine verstärkte Kohlenhydratproduktion zu erreichen. Es wird erwartet, dass die resultierenden Pflanzen auch unter erhöhten Temperaturen und verringertem Wasserangebot gleich bleibende oder höhere energetisch verwertbare Biomasseerträge liefern. Dies ist besonders unter den zu erwartenden Wetterextremen von Bedeutung, die zu einer Reduktion der Biomasseproduktion und einem steigenden Bedarf an nachwachsenden Rohstoffen führen können. Für die Umsetzung der geplanten Biomassesteigerung sind Modifikationen in ausgewählten Stoffwechselwegen vorgesehen. So sollen durch Überexpression von bestimmten Genen die photosynthetische Leistung und Kohlenhydratproduktion gesteigert werden. Die molekulare Charakterisierung der transgenen Pflanzen erfolgt mit molekularbiologischen Methoden, die anschließenden Analysen der Pflanzen auf abiotische Stressfaktoren werden mit Hilfe von PAM-Messungen und Absorbtionsmessungen durchgeführt.
Das Projekt "Effekte nanomaolarer Schwermatallkonzentrationen auf Wasserpflanzen: Vergleich biochemisch-biophysikalischer Mechanismen von Mangel und subletaler Toxizität unter umweltrelevanten Bedingungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Konstanz, Mathemtisch-Naturwissenschaftliche Sektion, Fachbereich Biologie, Arbeitsgruppe Küpper durchgeführt. Dieses Projekt wird biochemisch-biophysikalische Mechanismen der Wachstumshemmung unter Mangel und subletaler Toxizität von Kupfer, Cadmium und Chrom unter umweltrelevanten Bedingungen an Wasserpflanzen untersuchen. Vor allem soll geklärt werden, in welcher Reihenfolge, in welchem kausalen Zusammenhang, in welchem Schwermetall-Konzentrationsbereich und bei welchen Rahmenbedingungen (z.B. Lichtintensität) in früheren Studien untersuchte Schädigungsmechanismen auftreten. Dies betrifft insbesondere den viel diskutierten oxidativen Stress mit Folgeerscheinungen wie Oxidation von Proteinen und Membranschädigung im Vergleich zur Hemmung der photosynthetischen Lichtreaktionen und des Calvin-Zyklus, und im Vergleich zur ebenfalls viel diskutierten Genotoxizität. Eine Untersuchung der Zeitabfolgen. Konzentrationsabhängigkeiten und kausalen Zusammenhänge ist hier besonders wichtig, da die genannten Mechanismen im Prinzip einander stark beeinflussen können. So kann z.B. eine schlechtere Nutzung von Excitonen für die Photosynthese zu einer verstärkten Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies führen. Umgekehrt könnte eine Hemmung der Photosynthese auch als Folge einer oxidativen Schädigung der Thylakoidmembranen und der an der Photosynthese beteiligten Proteine auftreten. Hierbei ist auch der Vergleich des redox-inerten Cadmiums mit den redox-aktiven Metallen Chrom und Kupfer besonders interessant. Außerdem kommt ein Vergleich der als genotoxisch bekannten Metalle Cadmium und Chrom mit dem als wenig bis nicht genotoxisch angesehenen Kupfer hinzu. Die Laboruntersuchungen werden kombiniert mit Untersuchungen an schwermetallbelasteten Gewässern in Sachsen.