Sinkregulation der Photosynthese

Das Konzept, dass der photosynthetische Fluss durch die Akkumulation von Fotoassimilaten beeinflusst wird, hielt 100 Jahre lang an, bevor es eine starke experimentelle Unterstützung erhielt. Präzise Analysen der Mechanismen der photosynthetischen Reaktionen auf Sinkaktivitäten erforderten die Entwicklung einer Reihe geeigneter molekularer Techniken und profitierten von dem zeitgenössischen Interesse an den Auswirkungen erhöhten CO2 auf die Photosynthese. Die Photosynthese ist einer der am besten integrierten und regulierten Stoffwechselprozesse, um die Nutzung des verfügbaren Lichts zu maximieren, die schädlichen Auswirkungen von überschüssigem Licht zu minimieren und die Nutzung begrenzter Kohlenstoff- und Stickstoffressourcen zu optimieren. Hypothesen zur Rückkopplungsregulation müssen diese Integration berücksichtigen. Kurzfristig kann eine Abweichung von der Homöostase zu Redoxsignalen führen, die schnelle Veränderungen in der Transkription von Genen, die die Photosysteme I und II kodieren, verursachen. Die Synthese von Endprodukten kann kurzfristige metabolische Rückkopplungsmechanismen durch Pi-Recycling ausüben. Darüber hinaus kann die Akkumulation von Kohlenhydraten in Blättern, wenn ein Ungleichgewicht zwischen Quelle und Senke auf Pflanzebene besteht, zu einer verminderten Expression von photosynthetischen Genen und einer beschleunigten Blattalterung führen. In einer Welt mit hohen CO2-Konzentrationen könnte dies ein ausgeprägteres Merkmal der photosynthetischen Regulation werden. Die Sinkregulation der Photosynthese ist jedoch stark von der Physiologie des restlichen Pflanzenkörpers abhängig. Dieser physiologische Zustand reguliert die Photosynthese durch Signaltransduktionswege, die das Kohlenstoff-Stickstoff-Gleichgewicht der Pflanze koordinieren, das die photosynthetische Kapazität mit der Wachstums- und Speicherkapazität in Einklang bringt und die direkten kurzfristigen Kontrollen der Photosynthese durch Licht und CO2 untermauert und übersteuern kann. Die Versorgung mit Photosynthesaten und Phytohormonen, insbesondere Cytokininen, interagiert mit der Stickstoffversorgung, um die Expression von Photosynthesegenen, die Entwicklung von Blättern und die Stickstoffverteilung in der gesamten Pflanze zu steuern, was die dominierende Basis für die Sinkregulation der Photosynthese bietet.