Untersuchung von Photosynthese und Lichtschutzmechanismen bei Sonnen–und Schattenblättern durch Messung der Chlorophyll-Fluoreszenz

Lichtabhängigkeit, Lichtnutzungseffizienz und Carotinoid-basierte Regulation

Schattenblätter bekommen durchschnittlich viel weniger Licht als Sonnenblätter. Für Sonnenblätter lohnen sich Investitionen in hohe Photosynthese-Kapazitäten, für Schattenblätter nicht; und die Blätter entwickeln sich entsprechend. Doch nicht nur die durchschnittlichen Lichtverhältnisse, sondern auch deren kurzfristige Schwankungen erfordern Anpassung: Die Lichtintensitäten an Pflanzenstandorten wechseln schnell und stark, und proportional dazu variiert die unvermeidliche Absorption von Lichtenergie der Blätter. Im Schatten, wo Lichtmangel herrscht, muss die Energie jedes von den Antennenkomplexen absorbierten Photons effizient zum Reaktionszentrum geleitet werden; das gelingt nahezu vollständig. In voller Sonne, bei über 50-fach höherer Lichtintensität, würde eine vollständige Weiterleitung zur sofortigen Zerstörung des Reaktionszentren führen. Deshalb müssen die Antennen bei hohen Lichtintensitäten teilweise von den Reaktionszentren entkoppelt werden. Bei wechselnder Bewölkung oder durch Lichtflecken in Baumkronen kann die Lichtstärke in Minuten um das 50-fache zu- und abnehmen. Schnelle Regulation auf verschiedenen Ebenen und langfristige Anpassung sind also lebensnotwendig. Überschüssige Anregungsenergie in Antennen und Reaktionszentren , die nicht für (1) Photosynthese genutz wird, muss unschädlich als (2) Wärme oder (3) Fluoreszenzlicht entsorgt werden, um Schädigung von Zellbestandteilen zu vermeiden. 

Die Analyse der Intensität der Chlorophyllfluoreszenz unter verschiedenen Bedingungen mit modernen Messgeräten ermöglicht es, zwischen den drei Wegen der Entsorgung absorbierter Lichtenergie zu unterscheiden, die quantitative Bedeutung regulierter Lichtschutzmechanismen zu erfassen und die Lichtausnutzungseffizienz unter verschiedenen Lichtbedingungen zu berechnen. 

Mit modernen PC-gesteuerten Fluorometern kann Chlorophyllfluoreszenz unter kontrollierten Bedingungen quantitativ gemessen werden. Die Schüler nutzen sie zur Aufnahme von Lichtkurven des Elektronentransports in der Lichtreaktion von Sonnen- und Schattenblättern von Buche (Fagus sylvatica) oder Efeu (Hedera helix). Sie bestimmen die Effizienz der Lichtausnutzung und der Carotinoid-basierten Lichtschutzmechanismen unter verschiedenen Lichtbedingungen. Wir demonstrieren auch, wie Lichtkurven der Photosynthese und der Transpiration als CO2-Aufnahme und H2O-Abgabe mit einem modernen Messgerät durch Infrarot-Gasanalyse gemessen werden. 

Der Kurs ist geeignet für Schüler der Oberstufe und kann gut mit den übrigen pflanzenphysiologischen Kursen kombiniert werden. 

Dauer: 1 Tag
Max. Teilnehmerzahl: 16

Anmeldung Öffnet internen Link im gleichen Fensteronline 

Nähere Informationen telefonisch bei Frau Dr. Anne-Sophie Koch unter 0551 - 39 12 873.