Photosynthesis and photoinhibition at low temperatures: D1-turnover in Antarctic rhodophytes
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Marine Makroalgen stellen eine hoch bedeutsame Organismengruppe innerhalb von Felsküstenökosystemen dar. Sie sind wichtige Primärproduzenten, welche Nahrung aber auch Lebensraum für eine Vielzahl assoziierter Organismen bieten. In Zeiten des globalen Klimawandels und verstärkten anthropogenen Einflüssen auf die bestimmenden abiotischen Umweltfaktoren ist die Kenntnis der Mechanismen und der Kapazität physiologischer Anpassungsmechanismen der Schlüsselorganismen im System eine wichtige Voraussetzung, um die zukünftige Entwicklung von Küstenökosystemen abschätzen zu können. Photosynthese unter hoher photosynthetisch aktiver Strahlung und gleichzeitig niedrigen Temperaturen birgt das Problem verlangsamter Enzymaktivitäten und erhöhter Produktion von Sauerstoffradikalen. Diesen Bedingungen sind jedoch typischerweise Makroalgen in Antarktischen Küstenökosystemen im Frühling/Sommer ausgesetzt. Dieses Projekt zielte auf eine Charakterisierung der Photosynthese antarktischer Rotalgen unter niedrigen Temperaturen und Starklichtstress. Insbesondere wurden die interaktiven Effekte von Starklicht und Temperaturschwankungen in Labor- und Freilandexperimenten untersucht. Aufgrund ihrer hohen Abundanz und ökologischen Bedeutung in antarktischen Küstenökosystemen wurde die antarktisch-endemische Rotalge Palmaria decipiens als primärer Versuchsorganismus für die Studie ausgewählt. Es konnte gezeigt werden, dass insbesondere die Kombination von niedrigen Temperaturen und Starklicht schädigend auf die Alge wirkt und sich in einem Abbau von Photosynthesepigmenten und dem D1 Reaktionszentrumprotein von Photosystem II auswirkt. In Individuen, welche entweder aus der Gezeitenzone oder dem Sublitoral stammen wurden große Unterschiede in der Lipidzusammensetzung dokumentiert. Dies spiegelt die unterschiedlichen Temperaturregime an den jeweiligen Wuchsorten wider. Es wurde weiterhin die Veränderung der Lipidzusammensetzung unter experimentell variierten Temperaturbedingungen beobachtet. Wir konnten somit in dieser Studie zum ersten Mal die Bedeutung der Variation der Lipidzusammensetzung für die physiologische Anpassung einer antarktischen Makroalge zeigen. Diese Ergebnisse geben neue Einblicke in die Mechanismen, wie sich Organismen an extreme Lebensräume, wie die antarktische Gezeitenzone anpassen. Dieses Verständnis ist auch eine Grundlage, um die Veränderungen in der Funktion polarer Küstenökosysteme unter zunehmend störenden Umwelteinflüssen besser erfassen zu können.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2009) Freezing tolerance and photosynthetic performance of polar seaweeds at low temperatures. Botanica Marina 52: 609-616
Becker S, Walter B, Bischof K
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Photosynthesis at low temperatures: a case study on Palmaria decipiens. International Phycological Congress IPC 9, Tokyo, Japan, 2009
Becker S, Wiencke C, Bischof K
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(2010) Photosynthesis and lipid composition of the Antarctic endemic rhodophyte Palmaria decipiens: effects of changing light and temperature levels. Polar Biology 33: 945-955
Becker S, Graeve M, Bischof K
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(2010) Photosynthesis and photoinhibltion at low temperatures: physiological responses of Antarctic rhodophytes. PhD thesis, University of Bremen, 138 pages
Becker S
