FOR 1186:  Photorespiration: Origins and Metabolic Integration in Interacting Compartments

• Fachliche Zuordnung: Biologie
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 91564084

Fotorespiration ist einer der Hauptwege des pflanzlichen Primärstoffwechsels. In seinem Umsatz wird er lediglich von der Fotosynthese selbst übertroffen und stellt deshalb den zweitwichtigsten biochemischen Prozess in der Biogeosphäre dar. Die mit der Fotorespiration verbundenen CO2-Verluste können sehr hoch sein. Sie werden durch steigende Temperaturen und Wassermangel weiter erhöht und vermindern damit die Erträge wichtiger Massenkulturpflanzen.
Wegen dieser besonderen Bedeutung der Fotorespiration für den Stoffwechsel, die Anpassung und den wirtschaftlichen Ertrag von Pflanzen sowie begünstigt durch neue methodische Möglichkeiten will die Forschergruppe zentrale Fragen zum Ursprung, zur Zellbiologie und zur metabolischen Integration dieses Prozesses in den Gesamtstoffwechsel klären. Hierfür wurden die Expertise von zehn Forschungsgruppen sowie spezielle Erfahrungen weiterer Partnerlaboratorien zusammengeführt, und es kommen fortgeschrittene analytische Verfahren zum Einsatz.
In einem systembiologischen Ansatz werden grundlegende Fragen der dynamischen Wechselwirkung zwischen den Komponenten der Fotorespiration sowie den beteiligten subzellulären Kompartimenten bearbeitet. Ein wichtiges Ziel hierbei ist das Erarbeiten und Testen von theoretischen Modellen zur quantitativen Vorhersage und experimentellen Überprüfung solcher Wechselwirkungen. Ein weiteres Hauptziel besteht in der Ableitung experimenteller Strategien für die molekulare Züchtung produktiverer Energiepflanzen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Internationaler Bezug: Australien, Kanada, Norwegen

Projekte

• Biochemistry and physiological importance of alternative photorespiratory pathways in higher plants (Antragsteller Peterhänsel, Christoph )
• Central Project (Antragsteller Bauwe, Hermann )
• Cyanobacterial photorespiration as possible evolutionary origin for the plant C2 cycle (Antragsteller Hagemann, Martin )
• Dynamic analysis of metabolism under circumstances of altered photorespiratory flux (Antragsteller Fernie, Ph.D., Alisdair )
• Effects of photorespiration on leaf growth dynamics and plant biomass accumulation (Antragsteller Walter, Achim )
• Inner cellular CO2 transfer mechanism during photorespiration (Antragsteller Braun, Hans-Peter )
• Photorespiration-centred metabolic modelling: reconstruction and structural analysis of the network of primary metabolism in cyanobacteria, comparison to eukaryotic energy and central carbon metabolism, metabolic engineering approach for optimisation of C-fixation (Antragsteller Wolkenhauer, Olaf )
• Photorespiration: Origins and Metabolic Integration in Interacting Compartments (Antragsteller Bauwe, Hermann )
• Photorespiratory metabolism in the cyanobacterial model Synechocystis sp. strain PCC 6803: A systems biology approach (Antragsteller Kopka, Joachim )
• Rate-limiting steps in photorespiratory metabolism and their importance for metabolic regulation (Antragsteller Bauwe, Hermann )
• The evolution and role of photorespiration in C4 photosynthesis (Antragsteller Westhoff, Peter )
• The impact of short-cutting photorespiration on carbon and nitrogen metabolism (Antragstellerin Maurino, Veronica )
• Transport of photorespiratory intermediates between cellular compartments (Antragsteller Weber, Andreas P.M. )

• Sprecher: Professor Dr. Hermann Bauwe
• Beteiligte Personen: Professorin Dr. Susanne von Caemmerer; Professor Dr. Per Gardeström; Professor Zoran Nikoloski, Ph.D.; Professorin Dr. Sanja Roje; Professor Dr. Rowan F. Sage