Untersuchung zur Stoerung der Regulation der Photosynthese stressgeschaedigter Fichten bei der Photoinhibierung der Reaktionszentrenpolypeptide von Photosystem II an den regionalen Forschungsstandorten NRW und Baden-Wuerttembergs : Luftverunreinigungen und Waldschaeden

1991

S. 24.1-24.7

Unselbständiges Werk

200059845

Die charakteristischen Vergilbungserscheinungen geschaedigter Fichten weisen darauf hin, dass die Baeume unter einer verstaerkten Photoinhibierung ihres Photosyntheseapparates leiden. Zur Hemmung der Photosynthese durch das Licht selbst kommt es dann, wenn die angebotene Lichtintensitaet die Kapazitaet der CO2-Fixierung uebersteigt. Der Angriffsort der Schaedigung ist das Reaktionszentrum von Photosystem II. Als Folge der Photoinhibierung wird eines der Reaktionszentrenpolypeptide, dea D-1 Proteins, verstaerkt abgebaut. Um das Reaktionszentrum selbst funktionsfaehig zu halten, antwortet die Pflanze auf Photoinhibierung durch eine erhoehte Neusynthese des D-1 Proteins, das wiederum in Photosystem II eingebaut wird. Kann die Neusynthese den Abbau des D-1 Proteins nicht mehr ausgleichen, so werden auch die anderen Komponenten von Photosystem II abgebaut. Es wurde vermutet, dass Stressfaktoren das Gleichgewicht zwischen Synthese und Abbau stoeren, sodass es zu einer verstaerkten Photoinhibierung kommt. Anhand von Begasungsexperimenten unter kontrollierten Bedingungen konnte gezeigt werden, dass der Turnover des D-1 Proteins sehr sensitiv auf Belastung durch Stress reagiert. Bei niedriger Belastung kommt es zunaechst zu einem Anstieg im Gehalt an D-1 Protein bezogen auf Chlorophyll. Dieser kann mit einem Anstieg in der Aktivitaet von Photosystem II verbunden sein. Bei hoeherer Belastung nimmt der Gehalt an D-1 Protein ab. Als Folge sinkt auch die photosynthetische Aktivitaet der begasten Baeume. Ueber den Einbau von hoch 14C-Leuin in die Thylakoidproteine koennen wir die Synthese des D-1 Proteins verfolgen. Sie ist in Fichten, die z.B. mit Ozon begast wurden, signifikant erhoeht. Im Freiland koennen wir anhand der Chlorophyllfluoreszenz feststellen, dass die Anzahl der aktiven Zentren von Photosystem II in geschaedigten Baeumen geringer ist als in ungeschaedigten. Der Gehalt an D-1 Protein ist in den geschaedigten Baeumen meistens hoeher als in den ungeschaedigten Baeumen. Nur im Fruehjahr ist in den geschaedigten Fichten eine deutliche Abnahme des Gehaltes an D-1 Protein zu verzeichnen, die von einem Einbruch in der Aktivitaet von Photosystem II begleitet ist. Einbauversuche mit radioaktiven Leucin zeigen, dass, aehnlich wie in den Begasungsexperimenten, die Synthese des D-1 Protein in den geschaedigten Fichten beschleunigt ist. Die erhoehte Neusynthese des D-1 Proteins von Photosystem II deutet darauf hin, dass in geschaedigten Fichten das D-1 Protein schneller ersetzt werden muss als in ungeschaedigten Baeumen. Zusammen mit dem Verlust von aktiven Photosystem II Zentren zeigt die erhoehte Neusynthese, dass geschaedigte Fichten tatsaechlich unter einer verstaerkten Photoinhibierung leiden. Versuche in der folgenden Vegetationsperiode sollen mit Hilfe von radioaktiven pulse-chase Experimenten zeigen, dass auch der Abbau des D-1 Proteins in .....