Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät

Institut für Biowissenschaften

Fachgebiet: Pflanzenphysiologie

Betreuer: Prof. Dr. Hermann Bauwe



Diplom-Biologe Stefan Timm
(e-mail: stefan.timm@uni-rostock.de )

„Photorespiration in Arabidopsis thaliana: Das Hydroxypyruvat reduzierende System – Beteiligung alternativer Enzyme und zytosolischer Reaktionen“

Die Photorespiration ist essentiell für das Leben von Pflanzen in der heutigen Atmosphäre. Der Ausfall von Schlüsselenzymen dieses Stoffwechselwegs führt zu strenger Sauerstoffsensivität der entsprechenden Mutanten. Diese Studie repräsentiert die einzige Ausnahme von der bisher allgemeingültigen Regel. Die Mutation der peroxisomalen Hydroxypyruvat-Reduktase (HPR1) zieht nur geringe Beeinträchtigungen des Wachstums nach sich. Eingehende Analysen der AtHPR1-Mutanten führten zur Identifikation der alternativen HPR2 und zeigten erstmals die Beteiligung eines zytosolischen Enzyms an der Photorespiration. Darüber hinaus lassen die vorliegenden Ergebnisse darauf schließen, dass weitere kompensatorische Prozesse am Hydroxypyruvat-Umsatz beteiligt sind. Meine Ergebnisse führten zu einem neuen Modell, in dem das Zytosol als viertes und bisher unberücksichtigtes subzelluläres Kompartiment der Photorespiration eingeschlossen wird.

Photorespiration is essential for plants in today’s atmosphere. Deletion of any of the core enzymes of this pathway results in a severe air-sensivity of the respective mutants. This study represents the only exception from this general rule. Deletion of the peroxisomal hydroxypyruvate-reductase (HPR1) only leads to negligible effects on plant growth. Detailed analyses of the AtHPR1-mutants results in the identification of the alternative HPR2 and provide evidence for participation of this enzyme on photorespiration. Furthermore, some results indicate that more compensating processes are involved in hydroxypyruvate interconversion. We suggest a model that includes the cytosol as fourth and up to now unconsidered subcellular compartment of photorespiration.