Das Projekt "Untersuchung der Thylakoidmembran (P-700 und Cytochrom F), der PEP-Carboxylase und der Phytohormone Abscisinsäure und Indol-3-Essigsäure bei Fichten in Open-Top-Kammern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Allgemeine Botanik durchgeführt. Haeufig gehen den sichtbaren Schaedigungssymptomen wie Nadelvergilbung und/oder Nadelverlust bereits Veraenderungen in den Nadeln auf zellulaerer oder biochemisch-physiologischer Ebene voraus. Ziel des Forschungsprojektes war es daher, ueber den Gehalt der Redoxkomponenten P-700 und Cytochrom f Aufschluss ueber Schaeden im Bereich der Photosynthesemembranen zu erhalten und durch den Nachweis einer Steigerung bestimmter Enzymaktivitaeten (PEP-Carboxylase) Rueckschluesse auf umweltbedingte Stresssymptome zu ziehen. Um Veraenderungen unter verschiedenen Umweltbedingungen erfassen zu koennen, wurden je vier symptomfreie Fichten in Open-Top-Kammern mit gereinigter Luft und Umgebungsluft und vier im Freiland stehende Kontrollbaeume miteinander verglichen. Durch Bestimmung des Chlorophyllgehaltes, der Redoxkomponenten P-700 und Cytochrom f, der Enzymaktivitaet der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase sowie des Gehaltes an loeslichen Proteinen sollten frueh auftretende stoffwechselpysiologische Veraenderungen erfasst werden. In den Untersuchungen konnten zwei Effekte nachgewiesen werden: 1. Unterschiede, die durch verschiedene Schadbelastungen auftreten; 2. Unterschiede, die durch verschiedene Lichtintensitaeten bedingt sind. Die Verringerung der P-700- und Cytochrom f-Konzentrationen in den zweijaehrigen Nadeln der Kammerfichten in Umgebungsluft verglichen mit den Kammerfichten in Reinluft lassen sich durch erhoehte Schadstoffeintraege erklaeren. Die erhoehten Cytochrom f-Konzentrationen und das geringere P-700/Cytochrom f-Verhaeltnis der Freilandbaeume verglichen mit den in Umgebungsluft stehenden Kammerbaeumen sind auf das in den Kammern reduzierte Lichtangebot zurueckzufuehren. Auf enzymatischer Ebene zeigte die PEPC-Aktivitaet der Kammervarianten je nach Nadelalter ein unterschiedliches Verhalten: bei den einjaehrigen Nadeln, d.h. den Nadeln, die erst kurze Zeit der Schadgasbelastung ausgesetzt waren, fanden sich keine eindeutigen Unterschiede in Abhaengigkeit von der Schadgasbelastung. Dagegen besassen die zweijaehrigen Nadeln der Kammerbaeume in schadgasreicher Umgebungsluft deutlich hoehere PEPC-Aktivitaeten als die Kammerbaeume in Reinluft. Das Enzym PEPC wird somit erst bei laenger andauernder Schadstoffeinwirkung auf die Nadeln beeinflusst. Wahrscheinlich kommt es erst bei laengerer Schadgasbelastung zu einer Veraenderung im Stoffwechsel, welche eine Erhoehung der PEPC-Aktivitaet zur Folge hat. Ein Vergleich der Kammerbaeume in Umgebungsluft mit den Freilandfichten zeigte hoehere PEPC-Aktivitaeten bei den Freilandfichten. Da fuer das Enzym PEPC erhoehte Aktivitaeten bei gesteigerter Lichtintensitaet gefunden wurden, ist die unterschiedliche Lichtintensitaet zwischen Kammerbaeumen und Freilandfichten als Ursache fuer den beobachteten Kammereffekt bei der PEPC-Aktivitaet in Erwaegung zu ziehen. Dies wuerde auch mit den erniedrigten P-700/Cyt f-Verhaeltnissen bei den Freilandfichten gegenueber den Kammerbaeumen in Umgebungsluft in Einklang stehen.
Das Projekt "Optimierung einer Methode zur Isolation von Chloroplasten aus frischem Pflanzenmaterial zur Entwicklung eines Bioassays fuer die Messung von Pestiziden in Wasser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bonn, Landwirtschaftliche Fakultät, Institut für Landwirtschaftliche Botanik und Landwirtschaftlich-Botanischer Garten durchgeführt. Bio-assays are increasingly used in supplement to classical analyses to determine the effect of contamination of waters with herbicides, some of which have been shown to be able to determine herbicides within the limits in compliance with EC-ordonance for drinking water. Preliminary work carried out at the University of Bonn has demonstrated that contamination of different water systems can be identified using inhibition of the light dependent production of oxygen by chloroplasts. Further experiments at IRMM have shown a potential to transfer membrane systems of chloroplasts into stable powder that can be used to carry out such bio-assays. Results: A method has been developed tor the isolation and breakage ot chloroplasts that allow freeze drying of the thylakoid membranes. The photosynthetic activity of the lyophilized material was maintained to 86 - 95 per cent. This powder can be stored for over five month without loss of activity.
Das Projekt "Untersuchung der Energie-Uebertragung in der Photophosphorylierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Tierärztliche Hochschule Hannover, Botanisches Institut durchgeführt. Es soll ein Zusammenhang zwischen folgenden Beobachtungen ueberprueft werden: 1) Das Enzym-System, das die Licht-Energie schliesslich in chemischer Energie (ATP) fixiert, wird in seiner Aktivitaet durch die verfuegbare Energie reguliert. 2) Die Effizienz der ATP-Synthese nimmt mit zunehmender Umsatz-Rate ab. 3) Die Regulation ist pH-abhaengig und erfolgt ueber das Photosystem I. 4) Photosystem II bewirkt eine relativ pH-unabhaengige ATP-Synthese mit geringer Rate. Fuer Umweltfragen waere interessant zu pruefen: Lassen sich Hinweise bestaetigen, dass durch Herbizide oder leichte Ansaeuerung (Verschiebung von pH von 8,0 nach 7,0) eine Regulation der ATP-Synthese verhindert wird? Die Folge waere: Schlechtere Ausbeute an ATP und fehlende Anpassung an verschiedene Licht-Qualitaeten.
Das Projekt "Molekulare Mechanismen der pflanzlichen Frostresistenz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin, Institut für Pflanzenphysiologie und Mikrobiologie durchgeführt. Frostschaeden sind eine Hauptursache fuer Ernteausfaelle in der ladwirtschaftlichen Produktion. Pflanzen sind in unterschiedlichem Masse in der Lage, sich an niedrige Temperaturen anzupassen und das Gefrieren zu ueberleben. Die biochemische Grundlage der pflanzlichen Kaelteresistenz ist noch weitgehend unklar. Sowohl die Synthese niedermolekularer Substanzen (Zucker, Aminosaeuren) als auch hochmolekularer Proteine ist waehrend der Haertungsphase beobachtet worden. Wir isolieren Proteine aus frostharten Blaettern, die spezifisch photosynthetische Membranen gegen Frostschaeden schuetzen. Mit Hilfe von spezifischen Antikoerpern und cDNA-Sonden soll die Expression waehrend der Haertung untersucht werden. Die Primaerstruktur soll ueber die Sequenzierung der klonierten Gene aufgeklaert werden. Die Proteine werden bioichemisch und funktionell charakterisiert. Zur molekularen Analyse der Funktionsweise werden vergleichende Untersuchungen der Proteine und verschiedener Zucker an photosynthetischen Membranen und an Liposomen mit definierter Lipidzusammensetzung durchgefuehrt.