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Drittmittelprojekt

Titel:
Abschirmung ultravioletter Strahlung durch epidermale Schutzpigmente

Projektleitung an der Universität Würzburg:

Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:

Kurzbeschreibung:
Die pflanzliche Photosynthese ist Ursprung nahezu aller organischer Materie der Erde. Die Energie für diese Syntheseleistung bezieht die Pflanze aus der Absorption des sichtbaren Sonnenlichtes. Indem sich die photosynthetischen Pflanzenorgane der Sonne zuwenden, sind sie gleichzeitig dem kurzwelligen, ultravioletten (UV) Anteil der natürlichen Strahlung ausgesetzt. Die ultraviolette Strahlung ist in der Lage, die Grundbausteine der Zelle, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren, zu schädigen. Deshalb haben Pflanzen während ihrer Entwicklungsgeschichte Mechanismen zur selektiven Abschirmung ultravioletter Strahlung entwickelt. Die fortschreitende Reduktion der stratosphärischen Ozonschicht lässt einen Anstieg der ultravioletten Strahlung erwarten. Ein Verständnis der Schutzmechanismen gegen UV-Strahlung kann helfen, die Auswirkungen auf die Pflanze abzuschätzen, die von erhöhten Intensitäten der UV-Strahlung ausgehen kann. Im Zentrum der laufenden Untersuchungen steht die Funktion der Blattepidermis als selektiver Filter für UV-Strahlung. Dabei interessiert uns besonders die dynamische Regulation der epidermalen UV-Abschirmung durch das natürliche Licht. Hierzu werden Pflanzen im Botanischen Garten des Institutes unter Folienzelten gehalten, die selektiv bestimmte Anteile des UV-Strahlungsbereiches absorbieren. Routinemäßig erfasste Parameter sind die Durchlässigkeit der Epidermis für UV-Strahlung, die Konzentration und Zusammensetzung der UV-Schirmpigmente und die Schädigung des Photosystems II. Bei Blättern der Weinrebe zeigte sich, dass UV-Strahlung spezifisch die Bildung der Pigmentgruppe der Flavonoide fördert. Die Synthese einer andere Gruppe von UV-Schutzpigmenten, die Hydroxyzimtzsäuren, war durch sichtbares Licht gesättigt und erfuhr durch natürliche UV-Intensitäten keine zusätzliche Stimulation. Die spezifische Förderung der Flavonoidsynthese durch UV-Strahlung wurde auch für Weinbeeren nachgewiesen. Durch experimentelle Daten und Modellrechnungen wurde gezeigt, dass die variable Chlorophyllfluoreszenz (Fv/Fm) nicht geeignet ist, die Inhibition von Photosystem II durch UV-Strahlung richtig zu bestimmen. Wurde die Photosystem II-Hemmung aus der maximalen Chlorophyllfluoreszenz (Fm) abgeschätzt, verlaufen Inhibition von Photosystem II und CO2-Assimilation parallel. In weiteren Experimenten wurde die Wirkung von UV- und sichtbarer Strahlung auf die Pigmente der Photosynthese in Fichtennadeln analysiert. Die Untersuchungen ergaben, dass vorwiegend sichtbare Strahlung und Temperatur Einfluss auf die Synthese photosynthetischer Pigmente nehmen und dass UV-Strahlung hierbei keine wesentliche Rolle spielt.

Schlagworte:
    Vitis
    Picea
    Photosystem II
    Hydroxyzimtsäure
    Flavonoid
    Epidermis

Laufzeit: von 01.1999 bis 06.2003

Förderinstitution:
Sondermittel Land Bayern ( BayForUV )

Publikationen: