How are nitrogen fixation rates regulated in legumes?

Weinheim

2004

125-137

1 Abb., zahlr. Lit. Ang.

Artikel aus einer Zeitschrift

200110657

Die symbiontische N2-Fixierung bei Leguminosen ist ein fein regulierter Prozess, der einen massiven Substanzumsatz in der Pflanze beinhaltet. Gegenwärtig gibt es drei konkurrierende Theorien über die Art, wie die Regulation des Prozesses auf Ganzpflanzenbasis erreicht wird. Eine Theorie (Regulation über die Kohlenstoffversorgung) geht von einer Abhängigkeit bzw. Regulation der N2-Fixierungsraten entweder durch die Assimilatversorgung der Knöllchen oder von einer Limitierung des nötigen metabolischen Umsatzes der Assimilate in für den Bakteroiden verwertbare Verbindungen aus. In der zweiten Theorie (Regulation über die Sauerstoffversorgung) wird angenommen, dass die Sauerstoffdiffusion in das Knöllchen einer strengen Regulation unterliegt und dies der prinzipielle Regulationsfaktor für die N2-Fixierungsraten ist. Die dritte Theorie ("N-feedback"-Regulation) besagt, dass ein bisher nicht zweifelsfrei identifiziertes Produkt der Stickstoffixierung oder -assimilation eine "feedback"-Wirkung auf die N2-Fixierung ausübt. Der vorliegende Artikel fasst die bis heute gesammelten experimentellen Daten zusammen, die für oder gegen die genannten Theorien sprechen. In diesem Zusammenhang wird diskutiert, auf welche Weise die Regulation der N2-Fixierung unter P-Mangelbedingungen erfolgt. Schließlich wird diskutiert, ob die Klärung der Ursache der Azetylen- bzw. Argon-induzierten Abnahme der Nitrogenaseaktivität zum Verständnis der Regulation der N2-Fixierung beitragen kann. Es wird festgestellt, dass zur Zeit mit keiner Theorie alle Aspekte der Regulation der N2-Fixierung erklärt werden können. Mit unseren beispielsweise durch die Gentechnik wachsenden Möglichkeiten, die N2-Fixierung zu beeinflussen, wird eine solche Theorie nötig sein, um diese Möglichkeiten in landwirtschaftlich nutzbare Anwendungen umzusetzen.