Als ob die Aufgabe, die Details des "Normalen" zu erklären, C₃ Calvin-Zyklus der Photosynthese (P/S) für unsere Studenten ist nicht hart genug, wir müssen sie auch einschätzen C₄ P / S  – mit seiner räumlichen Trennung von anfänglichem CO₂ Fixierung in organische Säuren in Mesophyllzellen und deren anschließende Freisetzung und erneute Fixierung durch das Enzym Rubisko (Ribulose-1,5-bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase)  in den photosynthetischen Calvin-Zyklus richtig drinnen Mantelzellen bündelnSo sehr man auch experimentieren und es versuchen mag, die Natur muss immer noch einen draufsetzen und Dinge „verderben“. Daher die Anerkennung einer Variante dieses C um die Jahrtausendwende.₄ P/S, in dem anfängliches CO₂ Fixierung in 4-Kohlenstoffsäuren und ihre anschließende Freisetzung und erneute Fixierung in den Calvin-Zyklus von C₃ P/S findet statt innerhalb einer einzelnen Zelle ist irgendwie unerwünscht (egal wie faszinierend es ist!). Naja, jedenfalls existiert es – in so höheren Pflanzen wie Suaeda (Borszczowia) Aralokaspica, Bienertia cycloptera, B. sinuspersici und B. kavirense, alle in der Familie der Chenopodiaceae (jetzt innerhalb der Amaranthaceae) – also müssen wir das überwinden und versuchen, es zu verstehen. Und genau darum geht es. Samantha Stutz et al. haben sie getan. Obwohl diese Anlagen eine räumliche Trennung der beiden CO₂-Quellen vornehmen, …₂ Fixierungsereignisse innerhalb einer einzigen Mesophyllzelle, sie verwenden dazu zwei unterschiedliche – dimorphe – Chloroplasten. Bereits bekannt ist, dass Licht für die Entwicklung der dimorphen Chloroplasten in Keimblättern notwendig ist B. Aralocaspica. Im Dunkeln haben sie nur einen einzigen strukturellen Plastidentyp (der Rubisco ausdrückt): Licht induziert die Bildung von dimorphen Chloroplasten aus dem einzelnen Plastidenpool, und die strukturelle Polarisierung führt zum einzelligen C₄ SyndromDas Ziel von Stutz et al.'s Studie sollte bestimmen, wie das Wachstum unter begrenzt Licht beeinflusst Blattstruktur, Biochemie und Effizienz des einzelligen CO₂-Konzentrationsmechanismus. Insgesamt stellte das Team fest, dass der voll entwickelte einzellige C₄ System in B. sinuspersici ist robust, wenn sie unter "mäßigem Licht" angebaut wird. Wo könnte diese Art von Arbeit hinführen? Nun, während es um seiner selbst willen interessant ist – das reine Streben nach Wissen – hat es auch eine eher angewandte Dimension. Im Mittelpunkt all dieser Einzelzell-Photosynthesebiologie und -biochemie steht das Konzept von CCM, Kohlenstoffkonzentrationsmechanismenwobei die CO-Werte₂ werden in der Nähe von Rubisco erhöht, so dass es die Photosynthese begünstigt – CO₂-Fixierung – vorbei Photorespiration (sog. C₂ Photosynthese), die O verwendet₂ als Substrat und reduziert folglich die photosynthetische Effizienz. Nun, um einen Teil der größeren photosynthetischen Effizienz von C₄ Pflanzen (hauptsächlich aufgrund ihrer vielfältigen CCMs …), ist ein attraktiver Begriff Entwickeln Sie verschiedene Formen von CCM in C₃ NutzpflanzenDieser Ansatz wird beispielsweise in der Arbeit von Mitsue Miyao et al., wo sie versuchten, Enzyme der fakultativen C zu nutzen.₄ Wasserpflanze Hydrilla verticillata (der in einzellige C₄ P/S), um Reis von seinem typischen C₃ P/S in ein einzelliges C₄ Fotosynthese. Obwohl sie ihr Ziel nicht erreicht haben (und es ist gut zu wissen, dass „negative“ Ergebnisse immer noch veröffentlicht werden können!), ist ihr Artikel ein interessanter und tiefgründiger Bericht über die Lektionen, die sie bei dieser Arbeit gelernt haben. Während wir unsere Suche nach diesem schwer fassbaren Anstieg der photosynthetischen Ausbeute fortsetzen, werden wir zweifellos weiterhin jede biochemische Variante des photosynthetischen Themas ausnutzen, die die Natur zeigt. Was die Frage aufwirft: Wie viele weitere Varianten gibt es unter den 325,000 Arten von Blütenpflanzen (ganz zu schweigen von all den Algen und anderen Mitgliedern des Pflanzenreichs)? Es scheint, als bräuchten wir mehr Pflanzenanatomen, Pflanzenbiochemiker, Pflanzenphysiologen – sowie Pflanzentaxonomen (siehe meinen letzten Beitrag in diesem Blog) – schließlich!

* Das ist C₄ P/S im Gegensatz zu CAM (Crassulacean-Säurestoffwechsel), was ebenfalls eine Version von C ist₄ P/S aber was beinhaltet temporäre Trennung derselben zwei Kohlenstofffixierungsereignisse in Pflanzen wie Ananas, Kakteen und Agave. CAM wird jedoch kaum jemals als C bezeichnet₄ P/S, weil die allmächtige Zea Supremacy-Lobby den Begriff dafür requiriert hat räumlich getrennt C₄ Version, die in Pflanzen wie Mais vorkommt… aber lass mich nicht damit anfangen!

[Interessanterweise und zusätzlich zu seinen dimorphen Chloroplasten, Suaeda aralocaspica hat Dimorphie Saatgut, die deutliche Unterschiede in Ruhe- und Keimungseigenschaften aufweisen. Nun heißt es, dass es drei Dinge gibt, also was ist die dritte Dimorphie dieser ikonischen Spezies …? – Hrsg.]