Untersuchungsorganismen

Wir arbeiten mit dem einzelligen Cyanobakterium Synechocystis sp. PCC 6803. Synechocystis ist ein wichtiger Modelorganismus in der Pflanzenphysiologie. In Cyanobakterien hat sich ursprünglich die Photosynthese mit zwei Photosystemen entwickelt, die Elektronen aus der Spaltung von Wasser (H₂O) nutzt. Da bei dieser Form der Photosynthese Sauerstoff (O₂) entsteht, wird sie als oxygene Photosynthese bezeichnet. Die Bildung von photosynthetischem O₂ hat die vormals anaerobe Atmosphäre der Erde in eine aerobe Atmosphäre verwandelt und damit die Lebensbedingungen auf unserem Planeten grundlegend verändert. Im Laufe der Evolution haben pflanzliche Vorläuferzellen Cyanobakterien als Endosymbionten aufgenommen. Aus diesen endosymbiontischen Cyanobakterien haben sich die Chloroplasten der Algen und Pflanzen entwickelt, in denen die Photosynthese abläuft. Die Photosynthese von Cyanobakterien, Algen und Pflanzen ist daher sehr ähnlich und unterscheidet sich vor allem durch unterschiedliche Antennenkomplexe und Pigmente zur Lichtabsorption. 

Warum ist Synechocystis ein Modelorganismus in der Pflanzenphysiologie? 

Das Cyanobakterium Synechocystis war der erste photoautotrophe Organismus, dessen Genom 1996 vollständig sequenziert vorlag. Aus diesem Grund sind viele seiner Gene annotiert und charakterisiert. Synechocystis ist außerdem natürlich kompetent, was bedeutet, dass DNA aus der Umgebung aufgenommen und ins Genom integriert werden kann sofern homologe Regionen vorhanden sind. Deshalb ist es sehr einfach Mutanten zu generieren. Über Deletionsmutanten konnte die Funktion vieler Gene und der dazugehörigen Proteine aufgeklärt werden. Da Photosynthese, CO₂-Fixierung und Kohlenhydratstoffwechsel in Cyanobakterien, Algen und Pflanzen sehr ähnlich sind, können Erkenntnisse aus der Cyanobakterienforschung auch wichtige Hinweise für Algen und Pflanzen liefern. 

Wir forschen am Kohlenhydratstoffwechsel, der Photosynthese, CO₂-Fixierung und dem Wasserstoffmetabolismus des Cyanobakteriums Synechocystis. Wir betreiben sowohl Grundlagenforschung und sind fasziniert von jeglicher Form des Erkenntnisgewinns und forschen außerdem an Fragen mit biotechnologischem Anwendungspotenzial.