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Der N-Gehalt in Pflanzen beträgt nur 2-3 % (Trockenmasse), trotzdem muss bis ca. 25% der Pflanzen-verfügbaren Energie für die Aufnahme und Assimilation aufgewendet werden. Zudem müssen Redox-Equivalente und Kohlenstoff-Gerüste für die Assimilation von der Pflanze zur Verfügung gestellt werden. Die Energie dafür stammt entweder aus der Photosynthese oder aus der Dunkelatmung, während die C-Gerüste für die Bildung von Aminosäuren aus dem TCA-Zyklus entnommen werden. Durch die Messung natürlicher Isotopenverhältnisse (13C/12C, 15N/14N) können Stoffwechselvorgänge in Pflanzen untersucht werden. In diesem Projekt soll der Einfluss der N-Düngung auf die Dunkelatmung von Pflanzen quantifiziert werden.
Dabei werden wir untersuchen, wie sich (a) die chemische Form des aufgenommenen Stickstoffs und (b) der Ort der Nitrat-Reduktion auf die Kohlenstoff-Isotopenverhältnisse von veratmetem CO2 und respirativen Substraten, sowie neu-synthetisierten Aminosäuren und deren Konzentrationen in der Pflanze auswirken. Zudem soll (c) überprüft werden, ob (a) und (b) zusätzlich den Unterschied in der 13C/12C-Signatur zwischen autotrophen und heterotrophen Pflanzenteilen beeinflussen können. Mit der Messung der Aktivität der für die N-Aufnahme und Assimilation relevanten Enzyme wird versucht, die gemessenen Unterschiede im 13C/12C-Verhältnis der Pflanzen-Inhaltsstoffe und des veratmeten CO2 mit räumlich und zeitlich unterschiedlich aktiven Reaktionsfolgen in der Pflanze in Bezug zu setzen.
Mit dieser Forschung werden wir einen Beitrag leisten, die Mechanismen der Koppelung von Reaktionen in Blatt und Wurzel bzw. deren Interaktion in den Pflanzen besser zu erkennen. Die Ergebnisse werden zu einem besseren Verständnis des C-Haushalts in Abhängigkeit der N-Düngung beitragen. Informationen dieser Art sind wichtig, um die Stoffkreisläufe in Pflanzen zu quantifizieren bzw. modellieren zu können und somit ihre Reaktion auf zukünftige Umweltänderungen besser vorhersagen zu können.