Durch die Oxygenase-Reaktion der Rubisco wird in Pflanzen toxisches 2-Phosphoglykolat produziert, das umgehend durch den photorespiratorischen Zyklus abgebaut werden muss. Die Glycin-Decarboxylase (GDC) in Kooperation mit der Serin-Hydroxymethyltransferase (SHM) sind entscheidend für den photorespiratorischen Durchsatz im pflanzlichen Mitochondrium. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die ersten Arabidopsis GDC- und SHM-Nullmutanten isoliert, die sich durch ihren letalen Phänotyp im Kotyledonenstadium von allen anderen photorespiratorischen Mutanten abgrenzen. Physiologische Untersuchungen an Mutanten mit reduziertem GDC- und SHM-Gehalt zeigen eine Verbindung zwischen den GDC- und SHM-Reaktionen und dem C1- und N-Metabolismus. Meine Ergebnisse bewiesen, dass die GDC und SHM sowohl im auto- als auch heterotrophen Gewebe essentiell sind und somit nicht als ausschließliche photorespiratorische Enzyme zu verstehen sind.
In plants the oxygenase-reaction of Rubisco produces the toxic compound 2-phosphoglycolate, which comes recycled by the photorespiratory cycle, immediately. In the plant mitochondrion, the combined action of glycine decarboxylase (GDC) and serine hydroxymethyltransferase (SHM) is essential for the photorespiratory flux. This study presents the first Arabidopsis GDC and SHM knockout mutants which distinguish from all other photorespiratory mutants by its lethality in the cotyledon stage. Physiological analysis of GDC and SHM knockdown mutants revealed a strong connection to one-carbon and nitrogen metabolism. My results gave evidence that GDC and SHM are necessary in autotrophic as well as heterotrophic tissues and therefore have to be realized as not exclusive photorespiratory enzymes.