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C3 beinhaltet Lichtreaktion (Oxygenase Aktivität von Rubisco)

C3 Photosynthese: NADPH, CO2 von Rubisco an C5 Körper gebunden —> C6 Körper zerfällt in 2 C3 Körper

30-40% Effieziensverlust durch Oxygenase Aktivität von Rubisco (dabei wird O2 statt CO2 an Akzeptor gebunden, keine stabilen Produkte (1*C3 und 1*C2)

Mögliche Lösungen (zum Teil nicht erreicht)

Rubisco ohne Oxygenase Aktivität

O2 unempfindliche Rubisco

Containment Strategie (räumliche Trennung)

Tatsache: C4 —> räumliche Trennung

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C4-Photosynthese als CO2-Pumpe

C4-Photosynthese funktioniert wie eine CO2-Pumpe.

C4-Pflanzen haben zwei Zelltypen: Mesophyllzellen und Bündelscheidenzellen.

CO2 wird in Mesophyllzellen durch PEPCase fixiert und als C4-Molekül in Bündelscheidenzellen transportiert, wo es wieder freigesetzt und in den Calvin-Zyklus eingeschleust wird.

—> C4 ist effizienter als C3

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Reis Hauptnahrungsmittel von 3 Milliarden Menschen (+Bevölkerungswachstum)

Ziel: Ertragserhöhung pro Fläche (1 Hektar für 27 -> 43 Menschen)

Verbesserte Fotosyntheseleistung -> geringerer Ressourcenverbrauch (z.B. Stickstoff und Wasser), erhöhte Biomasse

Durch Übertragung des C4-Stoffwechsels auf C3-Pflanzen, wie Reis

Toleranter für hohe Sonneneinstrahlung und Hitze

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Blattanatomie wichtig für die Photosynthese der C4- Pflanzen

Übergang von C3 zu C4 Bündelscheide: zufällig durch Mutation bei Modellpflanzen

C4 Photosynthese 60 mal unabhängig voneinander evolviert -> übergang nicht zu schwer

neue Methoden des Genom Editing ermöglichen gezielte Genveränderungen (Umschreibung, wie natürlichen Mutationen)

Ziel: C4 Photosynthese

Gene aus Mais werden in Reis eingeführt

Mehrgenerationen-Projekt