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Plant Biochemistry and Biotechnology


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2013 Gruppenfoto


News

Mit Kalzium gegen SonnenbrandGruppe Ca4

Neuartiges Protein schützt Algen vor Schäden durch Sonneneinstrahlung / Für effiziente Fotosynthese

Ohne Sonnenlicht sähe das Leben auf der Erde völlig anders aus, denn die meisten Lebewesen hängen direkt oder indirekt davon ab. Pflanzen, die mithilfe der Fotosynthese aus Licht Energie gewinnen und ihre Zellbausteine erzeugen, sind die Grundlage der meisten Nahrungsketten. Doch zu starke Sonneneinstrahlung kann den Pflanzen schaden – sie bekommen quasi einen "Sonnenbrand". Ein internationales Forscherteam um Prof. Dr. Michael Hippler von der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster (WWU) und Prof. Dr. Genji Kurisu von der Universität Osaka, Japan, hat nun in der einzelligen Grünalge "Chlamydomonas reinhardtii" ein neuartiges Protein entdeckt und seine Struktur und Funktion aufgeklärt. Das Protein, "Calredoxin" genannt, ist Hauptbestandteil eines Schutzmechanismus', der die Alge vor Schäden durch zu hohe Lichtintensitäten bewahrt. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift "Nature Communications" (online) veröffentlicht.

"Damit die Fotosynthese effizient ablaufen kann, müssen Schutzmechanismen starke Schwankungen der Lichtintensität kompensieren", sagt Michael Hippler vom Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der WWU. Bei zu intensiver Sonneneinstrahlung entstehen während der fotosynthetischen Energieumwandlung für den Organismus schädliche Formen von Sauerstoff – zum Beispiel reaktive Sauerstoffspezies, umgangssprachlich "Sauerstoffradikale" genannt. Pflanzen haben daher verschiedene Mechanismen entwickelt, um sich gegen überschüssige Lichtenergie zu schützen. Ein solcher Mechanismus kann zum Beispiel die Umwandlung von überschüssiger Lichtenergie in Wärmeenergie sein. Diesen Prozess hatte ein Forscherteam mit Beteiligung der Münsteraner vor einigen Jahren erstmals aufgeklärt. Das neu entdeckte Protein ist zentraler Bestandteil eines weiteren Schutzmechanismus'.

Calredoxin kommt in bestimmten Zellbestandteilen der Algen, in den sogenannten Chloroplasten, vor. Es bindet den Mineralstoff Kalzium und bringt – abhängig von der Kalzium-Bindung – Redoxreaktionen in Gang. Solche von Calredoxin katalysierten Redoxreaktionen spielen zum Beispiel bei der Entgiftung von reaktiven Sauerstoffspezies eine essenzielle Rolle. Kalzium wiederum ist als Bau- und Botenstoff ein wichtiges Element der Fotosynthese und generell auch wichtig bei der Regulation der Fotosynthese unter Lichtstress. Die Forscher wollen in weiteren Studien herausfinden, ob der neu entdeckte Mechanismus auch in höheren Gefäßpflanzen vorkommt oder ob er eine Besonderheit der Algen ist.
Das Wissen um "Sonnenbrand-Schutzmechanismen" wie das neu entdeckte Calredoxin könnte in Zukunft helfen, Ernteerträge zu optimieren, so ein Gedanke der Forscher. Denn möglicherweise ließen sich Pflanzen mit besonders guten Schutzeigenschaften züchten, die eine effizientere Fotosynthese betreiben.

Originalpublikation:

Hochmal A. K. et al. (2016): Calredoxin represents a calcium-dependent sensor-responder connected to redox regulation in the chloroplast. Nature Communications, DOI: 10.1038/NCOMMS11847

Projektkurs jagt DopingsünderFoto

Am 17.06.2014 besuchte der Projektkurs „Naturwissenschaftliche Forschung und medizinischer Fortschritt“ der Q1 des Kardinal-von-Galen-Gymnasiums unsere Arbeitsgruppe, um die Arbeit mit dem Massenspektrometer praktisch zu erfahren. Mit Hilfe eines solchen Verfahrens kann die Masse bestimmter Moleküle bestimmt werden, anschließend werden diese Moleküle mittels eines Computerprogramms identifiziert.

Zuvor unterrichteten Lehramtsstudenten den Projektkurs am KvG und brachten den Schülerinnen und Schülern das Verfahren sehr anschaulich näher. So lernten die Schüler, dass ein solches Verfahren zum Beispiel bei Dopingkontrollen oder auch beim Nachweis unterschiedlichster Krankheiten zum Einsatz kommt. In der praktischen Umsetzung an der Uni war der Kurs anschließend in der Lage mit Hilfe einer Datenbank aus einer Reihe von Proben die mutmaßlichen „Dopingsünder“ zu entlarven.

Dank der Kooperation mit dem Arbeitskreis von Prof. Hippler konnten die Biologen der Q1 dieses sehr aufwendige Verfahren nicht nur theoretisch besprechen, sondern auch praktisch erproben. „Eine spannende Sache“, so war die einhellige Meinung der Schüler.

Astrid Köhnsen, Ulrike Möller (KvG), 23.06.2014
Kardinal-von-Galen-Gymnasium

“Sex and Evolution” exhibition at the LWL-Museum für Naturkunde

In the unicellular flagellate alga Chlamydomonas reinhardtii, sexual reproduction occurs as a response to nitrogen depletion. Under this specific nutrient stress, expression of gamete-specific genes is triggered and haploid Chlamydomonas cells differentiates into gametes, known as mt (+) and mt(-). Gametes of opposite mating types can fuse and develop as a non-flagellate zygote, a dormant form of the species in the soil. In this short video, which represents a contribution to the “Sex and Evolution” exhibition at the LWL-Museum für Naturkunde in Münster, the most important steps of this fascinating process are shown.




Plastik aus AlgenAlgen

Algen als Rohstofflieferanten – um diese Zukunftsvision geht es in einem neuen, von der Europäischen Kommission geförderten Forschungsprojekt. "SPLASH", so der Titel, soll das Wissen, die Werkzeuge und die Technologien liefern, um Kunststoffe aus Grünalgen zu gewinnen. Die EU-Kommission stellt insgesamt rund 9 Millionen Euro für vier Jahre zur Verfügung. Davon gehen 450.000 Euro an die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Michael Hippler am Institut für Biologie und Biotechnologie der Pflanzen der Universität Münster.

Münster (upm), 21.12.2012
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http://www.eu-splash.eu/ [en]

Dr. Leonardo Magneschi ist Humboldt-Stipendiat

Die AG Hippler hat einen italienischen Nachwuchs-Wissenschaftler zu Gast: Dr. Leonardo Magneschi. Der 27-Jährige hat ein Stipendium der Alexander-von-Humboldt-Stiftung erhalten. Er forscht nun für die kommenden zwei Jahre an der WWU. Dabei widmet er sich einem Zukunftsthema: der Gewinnung von Wasserstoff als Energiequelle aus einzelligen Grünalgen.

Münster (upm), 06.12.2011

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20. Photosynthese-Workshop

Dieses Jahr organisieren die Doktorandinnen der AG Hippler den 20. Photosynthese-Workshop (11. und 12. August). www.photosyntheseworkshop.de, August 2011.

Proteomatic

Video zu Proteomatic (www.proteomatic.org), Juni 2011.


Algenenergie

wm.tv-Beitrag zur Energiegewinnung aus Algen, April 2011.

Gegen Sonnenbrand

"Nature"-Artikel: Forscher zeigen, wie Algen überschüssige Lichtenergie unschädlich machen.
Münster (upm), 26.11.2009
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