Maria Doege

Photoprotektive Mechanismen der Alge Euglena gracilis in Abhängigkeit vom Carotinoidgehalt: Untersuchungen zur nichtphotochemischen Löschung der Chlorophyll a - Fluoreszenz

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 24.03.1999

Abstract
Wir untersuchten die Fluoreszenz Eigenschaften sowie das Vorhandensein einer nichtphotochemischen Löschung (qN) der Chlorophyll a Fluoreszenz des Protisten Euglena gracilis. Schwerpunkt der Betrachtungen lag auf der Wirkung unterschiedlicher Lichtbedingungen hinsichtlich des Vorhandenseins photoprotektiver Mechanismen. Die Bedeutung der Carotinoide für photoprotektive Prozesse wurde mit Hilfe carotinoid-verarmter Zellen untersucht. In Abhängigkeit von den Belichtungsbedingungen konnten wir drei unterschiedliche Prozesse charakterisieren. Belichtung mit hohen Lichtintensitäten führt zu Photoinhibierung. Daneben konnten durch die Wirkung verschiedener Substanzen sowie der Analyse der Relaxationskinetik von qN ein Energie-abhängiger Prozeß (qE) und ein Spill over Mechanismus beschrieben werden. Bei carotinoidverarmten Zelle ist qE dominant. Dieser Prozeß ist unabhängig von einem Xanthophyll-Zyklus sowie einer Aggregation von LHC II und ist im Gegensatz zu Höheren Pflanzen nicht in den Antennen lokalisiert. Die Existenz des Spill over Mechanismus ist vom Carotinoidgehalt der Zellen abhängig.

We investigated the fluorescence properties and the generation of nonphotochemical quenching at different intensities of illumination in the protist Euglena gracilis. Furthermore the influence of the carotenoid content on nonphotochemical quenching (qN) was tested. Depending on the light intensities used it is was possible to resolve the non-photochemical quenching into least three different components. The slowest phase of qN occurred only after exposure to high light and was assigned to photoinhibition. The two other components were identified by their different relaxation kinetics and sensitivity to inhibitors. In addition to an energy-dependent quenching (qE), whose dominated by carotenoid deficient cells of Euglena gracilis, another qN was observed which we attributed to a spill over mechanism. This processes was lost in carotenoid deficient cells. In contrast to higher plants, qE in Euglena gracilis is independent of a xanthophyll cycle and an aggregation of LHC II. Probably it is not localised in the antennae system.

Keywords:
Chlorophyll Fluoreszenz, Euglena, Photosynthese, State transitions, Xanthophyll Zyklus, Chlororespiration, Spill over, Norflurazon

chlorophyll fluorescence, Euglena, photosynthesis, state transition, xanthophyll cycle, chlororespiration, spill over, norflurazon

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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis, Abkürzungsverzeichnis
1. Einleitung (1-6)
2. Material und Methoden (7-21)
3. Ergebnisse (22-87)
4. Diskussion (88-110)
5. Zusammenfassung (111-113)
6. Literatur