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Stoffwechsel der Kohlenstoffspeicherung, Dr. Peter Geigenberger

Dr. Peter Geigenberger leitet die Arbeitsgruppe Stoffwechsel der Kohlenstoffspeicherung in der Abteilung Metabol Netzwerke seit ihrer Gründung im Januar 2001. Pflanzen besitzen die Fähigkeit in speziellen Organellen (den Plastiden) mit Hilfe der Lichtenergie anorganisches Kohlendioxid in organische Zucker umzuwandeln (Photosynthese). Die Zucker werden verwendet, um Wachstum zu unterstützen und Speicherstoffe aufzubauen. Neben Öl ist Stärke der wichtigste Kohlenstoffspeicher in Pflanzen und gleichzeitig der wichtigste Kohlenhydratlieferant in Nahrungsmitteln aus Nutzpflanzen wie Getreide, Mais und Kartoffeln. Wir wollen verstehen, wie Pflanzen die Geschwindigkeit der Kohlenstoffspeicherung an die Bereitstellung von Zuckern und an Änderungen in der Umwelt anpassen.

Ziel unserer Arbeiten ist (i) die Entschlüsselung von Regulationsmechanismen, die die Kohlenstoffspeicherung kontrollieren sowie (ii) die Erforschung möglicher biotechnologischer Anwendungen zur Verbesserung von Nutzpflanzen. Aktuelle Arbeiten in Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand) beschäftigen sich mit einem Signalsystem, das unter Beteiligung von Trehalose-6-Phosphat den Zuckerstatus der Zelle an den Plastiden vermittelt, um Schlüsselenzyme des Speicherstoffwechsels zu regulieren.

Die Stärkeanhäufung in photosynthetisch inaktiven Speicherorganen, wie z.B. Kartoffelknollen erfordert die Bereitstellung von Energie über Sauerstoff brauchende Atmungsprozesse. Pflanzen verfügen jedoch über kein Lungen-Kreislaufsystem, so dass die Sauerstoffversorgung zum begrenzenden Faktor für die Speicherprozesse in diesen Organen wird. Die Entdeckung dieses Zusammenhangs wirft viele neue Fragen auf, insbesondere über welche Anpassungsmechanismen sich die Pflanze auf ein Absinken interner Sauerstoffkonzentrationen einstellt. Mit Hilfe physiologischer, biochemischer und genetischer Ansätze sollen die zugrunde liegenden Signalkomponenten identifiziert werden. Um subzelluläre Sauerstoffkonzentrationen in Geweben in Echtzeit zu bestimmen, sollen neue Messmethoden (Nanosensoren) entwickelt werden, die auf Fluoreszenstechniken basieren.




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