Untersuchungsorganismen

Wir arbeiten an den Modellpflanzen Gerste (Hordeum vulgare) und Tabak (Nicotiana tabacum) und am Cyanobakterium Synechocystis sp. PCC 6803. Die Genome aller drei Organismen sind sequenziert und zugänglich für die gezielte Modifikationen und Deletion von Genen. Durch das Ausschalten von Enzymen und die anschließende Charakterisierung der Mutanten, lassen sich Rückschlüsse über die physiologische Bedeutung der Enzyme ziehen. Als Prokaryoten haben Cyanobakterien sehr viel kürzere Generationszeiten und lassen sich genetisch sehr viel leichter manipulieren als Pflanzen. Dies vereinfacht und beschleunigt Untersuchungen maßgeblich und ist ein Grund dafür, dass Cyanobakterien wichtige Modellorganismen in der Pflanzenphysiologie sind. Die oxygene Photosynthese hat sich ursprünglich in Cyanobakterien entwickelt. Im Laufe der Evolution hat eine pflanzliche Vorläuferzelle ein Cyanobakterium endosymbiontisch aufgenommen. Aus dem Cyanobakterium hat sich der Chloroplast entwickelt, in dem in Pflanzen Photosynthese und CO₂-Fixierung stattfinden. Der zentrale Kohlenhydratstoffwechsel von Pflanzen und Cyanobakterien ähnelt sich daher teilweise sehr stark. Vergleichende Untersuchungen zum Kohlenhydratstoffwechsel in Pflanzen und Cyanobakterien haben nicht nur das Potential die Aussagekraft von Daten zu erhöhen, sie erlauben es außerdem die Ergebnisse unter einem evolutionären Blickwinkel zu betrachten. Darüber hinaus sind Cyanobakterien biotechnologisch äußerst interessant, da sie in der Lage sind, Sonnenenergie über ihre Photosynthese in Form von Wasserstoff zu speichern. Die Verwendung von photosynthetisch erzeugtem Wasserstoff in Brennstoffzellen hat das Potential, solare Energie maximal nachhaltig und umweltfreundlich zu nutzen.