Forscher halten die Chloroplastengröße für eine unwahrscheinliche Option zur Verbesserung der Photosyntheseeffizienz

Eine Gruppe von RIPE-Forschern hat zum ersten Mal herausgefunden, dass Manipulationen der Chloroplastengröße wahrscheinlich keine Option zur Steigerung der Photosyntheseeffizienz von Nutzpflanzen darstellen. Ihre Arbeit wurde kürzlich in veröffentlicht Neuer Phytologe.

„Die Chloroplastengröße beeinflusst die Photosyntheseeffizienz auf vielfältige Weise“, sagte Katarzyna „Kasia“ Glowacka, Hauptautorin und Assistenzprofessorin für Biochemie an der University of Nebraska-Lincoln. „Interessanterweise stellten wir fest, dass Veränderungen in der Chloroplastengröße relativ geringe Auswirkungen auf die Photosynthese hatten.“

Chloroplasten sind die Organellen in den Blattzellen, in denen die Photosynthese stattfindet. Lichtenergie wird vom Chlorophyll der Blätter absorbiert und dazu verwendet, Kohlendioxid zu Kohlenhydraten zu reduzieren und so alle organischen Bestandteile der Pflanze zu ernähren. Das Team untersuchte, ob die Manipulation der Chloroplastengröße ein praktikabler Ansatz zur Verbesserung der Photosyntheseleistung sein kann, indem eine breite Palette von Techniken von der konfokalen Mikroskopie bis hin zu Feldtests kombiniert werden. Mithilfe der synthetischen Biologie stellten sie Tabaklinien her, deren Chloroplasten größer und kleiner waren als die Größe, die in Wildpflanzen vorkommt.

„Es gibt viele Gründe, warum die Größe von Chloroplasten die Effizienz der Photosynthese beeinflussen könnte“, sagte RIPE-Direktor Stephen Long, Direktor des Projekts Realizing Erhöhte Photosynthetic Efficiency (RIPE) und Lehrstuhl für Nutzpflanzenwissenschaften und Pflanzenbiologie der Ikenberry Endowed University am Carl R. Woese-Institut für Genombiologie. „Hier hat Kasia Möglichkeiten gefunden, Pflanzen sowohl mit größeren als auch mit kleineren Chloroplasten herzustellen, und die Arbeit zeigte, dass die Manipulation der Chloroplastengröße die Produktivität unter Feldbedingungen offenbar nicht steigerte.“

Ergebnisse wie die von Glowacka und seinem Team sind hilfreich, um RIPE-Forschern Orientierung zu geben. Sie setzten den Chloroplastenwechsel zunächst in einer Modellpflanze ein, um schneller Ergebnisse zu erzielen, bevor sie zu komplexeren Nahrungspflanzen übergingen.

„Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine Änderung der Chloroplastengröße wahrscheinlich nicht rentabel ist“, sagte Glowacka, ein ehemaliger Postdoktorand in Longs Labor. „Eine solche Forschung ermöglicht es uns, die vielen Möglichkeiten einzugrenzen und die Anstrengungen dort zu konzentrieren, wo sie die größte Wirkung erzielen.“