Effekte nanomolarer Schwermetallkonzentrationen auf Pflanzen - Vergleich von biochemischen und biophysikalischen Mechanismen von Mangel und subletaler Toxizität unter umweltrelevanten Bedingungen

• Antragsteller: Professor Dr. Hendrik Küpper
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 169833033

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 genannnten 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.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Dr. Gerald Falkenberg; Professor Dr. Edgar Peiter; Privatdozent Dr. Christian Schmelzer