Podcasts about cyanobakterien

Send us a textZusammenfassungIn dieser Folge erläutert  Jörg Kokott (Sangokai), wie man Cyanobakterien im Riffaquarium nicht mit aggressiven Mitteln, sondern durch präzise Ursachenforschung und ganzheitliche Pflege nachhaltig in den Griff bekommt.Detaillierter Stickstoff‑Deep‑Dive: Er erklärt, welche Stickstoffformen (Ammonium/NH₄⁺, Aminosäuren vs. Nitrat/NO₃⁻) Korallen tatsächlich direkt nutzen und warum Cyanobakterien mit ihrem energieaufwendigen N₂‑Fixierungsmechanismus gerade bei Nährstoffdefizit im Aquarium trotzdem im Bodengrund punkten.Gezielte Umwelt‑Anpassung als Korrekturmaßnahme: Statt ständigem Absaugen empfiehlt Jörg, Sand temporär zu entfernen, Körnung oder Gestaltungsmaterial zu wechseln und natürliche Biofilme als Konkurrenz zu fördern.Optimiertes Strömungskonzept: Wellenartige Wassermassenbewegung in vertikalen und horizontalen Ebenen verbessert Nährstoff‑, Sauerstoff‑ und CO₂‑Transport und verhindert lokale Stresszonen.Lichtoptimierung: Höhere Intensität erfordert kürzere Beleuchtungsdauer; ein gezielter Vollspektrum‑Peak in der Tagesmitte fördert Pigmentaufbau, während sanfte Abschwächung am Abend Regeneration ermöglicht.Kontakt & Social Media Sangokai✉️ E‑Mail: info@sangokai.org

Send us a textIn dieser Episode des Spiegel Reef Podcasts spreche ich zum einen über meine Nährstoffsituation in meinem Meerwasseraquarium, aber auch auch meine Cynobakterien und ich versuche die Sangokai A-Z zu rate zu ziehen um entsprechende Handlungsanweisungen abzuleiten. Ausserdem spreche ich kurz über meine Überlegungen zur Beckenvergrößerung und ein potentielles Seepferdchenprojekt.Viele Spaß !

Zu Gast heute: Christian Rieke - mit dem Thema "Interzoo 2024 - Neuheiten und Insights von aQua united". In der heutigen my-fish Podcast-Episode spricht Christian Rieke live auf der Interzoo über die Neuheiten der aQua united GmbH. Themenschwerpunkte sind: 1. Die sexuelle Vermehrung von Korallen, die eine größere genetische Vielfalt und widerstandsfähigere Korallen ermöglicht. 2. Der ICP Wassertest, der jetzt auch für Süßwasser erhältlich ist und präzise Wasseranalysen bietet. 3. Ein neues Mittel gegen Cyanobakterien, das effektiv und sicher eingesetzt werden kann, um diese schädlichen Bakterien zu bekämpfen. ________________________________ Wenn du zufrieden warst, freuen wir uns über eine Bewertung. Kennst du jemanden, der ebenfalls eine interessante Erfolgsstory hat? Schreib uns eine Email an podcast@my-fish.org . ________________________________ Erwähnte Links und Begriffe in der Episode Webseite der Interzoo: https://www.interzoo.com/de-de Webseite aQua united GmbH: https://www.aqua-united.de Zusätzliche Bilder und die vollständigen Shownotes findest du unter www.my-fish.org/episode379

In dieser Episode entdecken wir die Geheimnisse hinter Cyanobakterien und dem Soil-Hype im Aquascaping & der Aquaristik. Erfahre was Cyanobakterien im Aquarien beeinflusst und warum Soil zwar mein Lieblingsbodengrund geworden ist, aber nicht für jeden optimale Ergebnisse verspricht.

Der morgendliche Tau und Nebel lässt die Flechten im Garten in verschiedenen Farbtönen leuchten – denn diese Feuchtigkeit erweckt sie zum Leben. Flechten bestehen aus einer dauerhaften Verbindung von Pilzen und Algen oder Cyanobakterien. Flechten besitzen keine Wurzeln und beziehen ihre Nährstoffe aus der Luft. Die Gelbe Wandflechte ist eine der auffälligsten und häufigsten Flechtenarten in tieferen Lagen. Sie wächst auf lichtreichen Standorten wie auf Dachziegeln, Mauerkronen und häufig auch auf der Borke von älteren Zweigen und Ästen, z.B. Holunder, Johannisbeeren und Obstbäumen.

Seltene Erden werden für Elektromotoren, Mobiltelefone oder Glasfaserkabel benötigt. Mit der Energiewende steigt die Nachfrage und das Recyceln wird immer wichtiger. An der TU München hat man dafür ein Verfahren mit Cyanobakterien entwickelt. Fecke, Brittawww.deutschlandfunk.de, Forschung aktuellDirekter Link zur Audiodatei

Diese Woche möchte ich auf eines unserer erfolgreichsten Produkte nochmals näher eingehen. Aus diesem Grund habe ich immer wieder- kehrende Fragen zusammengestellt, die ich heute beantworten möchte. Es gaht um das Aqua Cura Cyano Set. Mit diesem Set ist es zahlreichen Kunden bereits gelungen, teilweise langjährige Probleme mit Cyanos in kurzer Zeit in den Griff zu bekommen. Aber egal wie gut das Aqua Cura Cyano Set funktioniert musst du vor dem Einsatz einige wichtige Dinge beachten.  Denn es kann nur wirken, wenn ein paar einfache Regeln beachtet werden.  Der erste wichtige Schritt ist die Kontrolle der Wasserwerte. Einer der wichtigsten Punkte hier ist, dass das Verhältnis von Phosphat  zu Nitrat bei 1:100 beträgt.  Hierzu gibte es eine eigene Podcastfolge die du dir unbedingt anhören solltest. Dort erfährst du wie es dir gelingt das richtige Verhältnis herzustellen. Den Link zur Folge findest du in der Podcastbeschreibung. Der zweite Punkt bei den Wasserwerten ist die Frage, ob sich Auffälligkeiten bei den Metallen ergeben, denn das kann ein Hinweis auf gefährliche Korrosion sein. Wenn das so ist solltest du unbedingt überprüfen, ob irgendwelche Metallteile wie z.B. Achsen und Flügelräder von Pumpen, Magnethalterungen von Pumpen, Algenmagnete, Schlauch- oder auch Rohrschellen rosten und dadurch für wichtige Bakterienkulturen hoch toxische Stoffe abgeben. Das Problem bei diesem Thema ist, dass wenn diese toxischen Stoffe ins Wasser gelangen nicht nur die Korallen, Garnelen und Seesterne massive Probleme bekommen, sondern auch die wichtigen Bakterienkulturen die am Schluss  dein Meerwasseraquarium am Laufen halten. Denn sterben diese Bakterien und Mikroorganismen ab, haben die Cyanos keinen aktiven Gegenspieler mehr und können sich ungehindert, rasend schnell ausbreiten. Der nächste wichtige Punkt den es zu berücksichtigen gibt, ist eine ausgewogene Strömung. Das bedeutet, dass jeder Punkt in deinem Meerwasserbecken so ausgeströmt wird, dass sich keine toten Zonen bilden und die Ansammlung von Mulm vermieden wird. Denn genau auf diesen Mulmansammlungen bilden sich häufig die ersten Cyanos die sich dann immer mehr und mehr ausbreiten, wenn nicht rechtzeitig eingegriffen wird. Wenn du alle diese eben genannten Punkte geprüft und ggf. auch korrigiert hast, hast du eine sehr große Chance, dass du mit dem Aqua Cura Cyano Set erfolgreich dein Becken endlich cyanofrei bekommst. Wenn keine offensichtliche Ursache bei auftretenden Cyanos gefunden werden kann, handelt es sich aussschließlich um einen simplen Mangel an wichtigen Bakterienkulturen, die wie bereits erwähnt als Gegenspieler für die Cyanos dienen. Deshalb solltest du wie folgt vorgehen: Du machst bevor du das Cyano Set einsetzt einmal pro Woche einen Teilwasserwechsel und saugst wirklich so gut wie möglich alle Cyanos ab. Hierfür solltest du Osmosewasser verwenden das nach der Osmose zusätzlich durch einen Entmineralisierungsfilter läuft. Hier ist es wichtig, dass das Harz des Entmineralisierungsfilter in regelmäßigen Abständen getauscht wird, so dass keine Kieselsäure in das Aquarienwasser von außen eingetragen werden kann. Der nächste Schritt ist, dass Grundeln zur Bodenpflege eingesetzt, falls noch keine vorhanden sind. Denn auch das zeigt sich immer wieder, dass die Bodenpflege ein entscheidender Teil in der Bekämpfung von Cyanos ist. Und jetzt kommt das Aqua Cura Cyano Set ins Spiel. Um das bakterielle Gleichgewicht im Aquarium wieder herzustellen gibst du nun regelmäßig einmal pro Woche das Aqua Cura Cyanao Set nach dem Wasserwechsel zu. Die Zusammenstellung des Sets basiert auf meiner Erfahrung die sich im Laufe der Jahre mit zahlreichen Cyanoproblemen in verschiedensten Varianten gebildet hat. Es stellte sich immer wieder heraus, dass bei Zugaben von starken und agressiven Mitteln, nennen wir sie mal Cyano EX, sich nie ein dauerhafter und langfristiger Erfolg einstellte. Teilweise reagierten die Becken auf die Zugabe überhaupt nicht oder nach Abschluss der Behandlung kamen die Cyanos nach kurzer Zeit wieder zurück. Noch viel schlimmer bei der Zugabe der o.g. stärken Mittel war, dass die Korallen und vor allem Garnelen, Seesterne und Seeigel meistens starke oder auch tödliche Schäden hatten, da sie die Zugabe dieser Mittel nicht vertragen haben. Doch das tatsächliche Problem dieser Mittel zeigte sich erst nach längerer Zeit, da die Cyanos anstelle weniger noch viel stärker zurückkamen. Der Grund hierfür ist bei genauer Betrachtungsweise völlig logisch. Nicht nur die Korallen, Garnelen wurden stark beschädigt. Der Vorteil, so könnte man sagen, ist dass man es hier wenigsten noch sieht. Viel schlimmer dabei ist, dass die letzten vorhandenen wichtigen Bakterienkulturen und Mikroorganismen durch die Zugabe dieser gefährlichen Mittel auch noch absterben und sich danach die Biologie des Aquairums im freien Fall befindet, was sich dann ganz deutlich daran zeigt, dass die Cyanos noch mehr werden. Deshalb bin ich hier einen völlig anderen Weg gegangen. Ich habe mir überlegt, wie ich dauerhaft ein Fundament aus wichtigen Bakterienkulturen und Mikroorganismen schaffen kann, so dass sich das Aquarium selbst aus eigener Kraft regenerieren kann und keine dauerhaften Schäden entstehen. So habe ich Anfangs nur Versuche mit Mikroorganismen unternommen. Das half in einigen Fällen sehr gut, führte trotzdem nicht zu dem gewünschten Erfolg. Nach längerer Überlegung und verschiedenen Versuchen war mir klar, dass eine breite Basis an verschiedenen Bakterienkulturen und Mikroorganismen nötig ist, um dauerhaft Cyanos zu besiegen und vor allem das gesamte Aquariensystem stabil zu halten ohne schädliche Chemie oder sogar Antibiotika zuzugeben. Aus diesem Grund habe ich dann verschiedene Bakterienarten in verschiedenster Form miteinander kombiniert und getestet. Herausgekommen ist das Aqua Cura Cyano Set. Das Aqua Cura Cyano-Set besteht aus drei verschiedenen Bakterienpräparaten. Jedes dieser Präparate ist für sich alleine schon höchst wirksam. Durch die Kombination dieser drei Produkte wird das bakterielle Gleichgewicht im Meerwasseraquarium auf natürliche Weise wieder hergestellt und Cyanobakterien erfolgreich verdrängt.  Schauen wir uns nun mal die 3 Präparate im Einzelnen an und vor allem wie und warum sie so gut wirken.   Der erste Gegenspieler der Cyanos ist Aqua Cura Baktostabil: Baktostabil ist eine hochwirksame Bakteriennahrung aus natürlichen organischen Substanzen und Biopolymeren. Durch die Zugabe von Baktostabil werden vorhandene Bakterienkulturen im Meerwasseraquarium wieder aktiviert und überschüssige Nährstoffe / Schadstoffe gebunden. Das verbesserte Bakterienmilieu sorgt für eine effektive Reinigung des Aquarienwassers..       Der zweite Gegenspieler der Cyanos sind die Aqua Cura Mikroorganismen: Dein Aquarium ist ein geschlossener Lebensraum und durch seine begrenzte Größe sammeln sich darin schnell organische Abfallstoffe an.   Durch die organischen Abfallstoffe wird dein Wasser trüb und giftige Abfallstoffe wie Ammoniak und Nitrit sammeln sich in gefährlichen Konzentrationen an. Diese giftigen Abfallstoffe bilden einen Nährboden für Krankheitserreger, die deine Fische und Korallen schädigen können.   Um dein Aquarium von diesen giftigen Abfallstoffen und den Krankheitserregern zu befreien kannst du sie aufwändig selbst entsorgen oder du sparst dir deine wertvolle Zeit und nutzt einfach unsere natürlichen Mikroorganismen, weil sie dein Aquarium sicher und schnell von alleine reinigen.  Eine einzige wöchentliche Anwendung mit nur 20ml/100L Aquarienwasser reichen aus um dein Aquarium sofort mit nützlichen Mikroorganismen zu besetzen und die organischen Abfallstoffe aus deinem Aquarium zu filtern. Krankheitserreger finden keine Nahrung um sich zu vermehren. So sind deine Fische und Korallen sicher vor Krankheiten geschützt und sie können sich in deinem kristallklaren Aquarienwasser von ihrer schönsten Seite zeigen. Spare deine Zeit und entferne nicht mühselig die schädlichen Abfallstoffe selbst aus deinem Aquarium. Nutze jetzt unsere nützlichen Mikroorganismen für die selbstständige Reinigung deines Aquariums.    Der dritte Gegenspieler der Cyanos ist Aqua Cura Bioaktiv  Bioaktiv ist eine hochwirksame Kombination aus nitrifizierenden und probiotischen Bakterienkulturen.  Durch den Einsatz der nitrifizierenden Bakterien wird giftiges Ammoniak schnell und sicher zu unschädlichem Nitrat oxidiert. Zudem wird gefährlicher Schwefelwasserstoff durch Purpurbakterien geruchsneutral umgewandelt. Die probiotischen Bakterienkulturen steigern aktiv die Abwehrkräfte der Aquarienbewohner. FAZIT: Wie du jetzt gesehen hast, stärkt die Kombination dieser drei verschiendenen Präparate dein Aquarium so, dass die Cyanos auf Dauer keine Chance haben. Ein wichtiger Punkt dabei ist jedoch, dass du ggf. wie beschrieben mögliche Fehlerquellen parallel wie z.b. rostige Metallteile, zu geringen Strömung abstellst, da sich sonst kein dauerhafter Erfolg einstellen kann. Häufige Fragen: Eine der häufigsten Fragen ist, wie oft und wie lange soll es dosiert werden. Wie bereits erwähnt erfolgt die Zugabe einmal pro Woche. Auch wenn in den meisten Fällen die Cyanos schnell verschwinden rate ich dazu, dass das Cyano Set mindesten vier bis sechs Wochen nach dem Verschwinden weiter dosiert wird, um eine sichere und natürliche Basis an Bakterienkulturen zu bilden um so dein Meerwasseraquarium zu stützen. Wir selbst nutzen das Set aufgrund seiner vielen zusätzlichen Nutzen unabhängig von Cyanos ganzjährig bei unseren Wartungskunden. Es sorgt für eine ideale bakterielle Versorgung und somit ist es verantwortlich für eine natürliche und hohe Qualität des Aquarienwassers. Denn egal wie gut die komplette Aquarientechnik auch sein mag, wenn die bakterielle Basis nicht ausreichend vorhanden ist oder auch fehlt treten unweigerlich massive Probleme auf die viel Geld, Zeit und vor allem viel Nerven kosten. Eine weitere Frage ist, ob die Dosierung auch erhöht werden kann um noch schneller zum Erfolg zu kommen. Davon kann ich nur abraten, da die Produkte aufgrund ihrer hohen Qualität bereits so stark konzentriert sind, dass es bei einer starken Überdosierung zu Sauerstoffmangel kommen kann. Ein Anrufer sagte letzte Woche zu mir, dass er keine Chemie in sein Aquarium schütten möchte. Das ist gut. Denn das Aqua Cura Cyano Set besteht aus natürlichen Bakterienstämme und sorgt so auf natürliche Weise für ein ausgewogenes Bakteriengleichgewicht im Meerwasseraquarium. Wie hoch ist die Erfolgsquote des Cyano Sets? Wenn du die Basis richtig legts, so wie am Anfang beschrieben, mit den Wasserwerten, den regelmäßigen Teilwasserwechseln usw. liegt die Erfolgsquote erfahrungsgemäß bei rund 90%   Hier findest du die Folge 314 >> Das richtige Verhältnis von Phosphat und Nitrat Hier findet du das Aqua Cura Cyano Set >>> jetzt ansehen    Viel Spaß mit der neuen Folge. 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Die Cyanobakterien sind eine der ältesten Lebensformen mit faszinierenden Eigenschaften als Überlebenskünstler und Sauerstoffproduzente. Der Blick in die Natur führt zum demütigen Staunen.

In dieser Episode geht es um die Blaualge oder besser Cyanobakterien. Ich erläutere dir die Ursachen, warum Cyanobakterien im Aquarium auftreten und wie du sie bekämpfst und / oder behandeln kannst. Wir gehen auf das Aussehen, die Ursachen und die Bekämpfung ein. Viel Spaß beim hören wünsche ich dir. Wenn du noch Fragen zu diesem Thema hast, schreib mir gerne unter: bibig.aquaristik-leben@gmx.de --- Send in a voice message: https://podcasters.spotify.com/pod/show/bju00f6rn-bock-gu00f6ller/message

In der Raumfahrt herrscht gerade eine gewisse Aufbruchstimmung: NASA und ESA testen bald ihr Raumschiff Orion, das Menschen zum Mond bringen soll – und Firmen wie SpaceX träumen bereits von Reisen zum Mars. Von Dirk Lorenzen www.deutschlandfunk.de, Sternzeit Hören bis: 19.01.2038 04:14 Direkter Link zur Audiodatei

Rund zwanzig Prozent der Luft besteht aus Sauerstoff. Das war nicht immer so: Mikroorganismen haben im Lauf der Erdgeschichte den Anteil des lebenswichtigen Gases in die Höhe getrieben. Ein Forscherteam hat dazu nun interessante Zusammenhänge entdeckt, wie der Ökologe Arjun Chennu im Dlf erläuterte. Arjun Chennu im Gespräch mit Sophie Stigler www.deutschlandfunk.de, Forschung aktuell Hören bis: 19.01.2038 04:14 Direkter Link zur Audiodatei

Autor: Stigler, Sophie Sendung: Forschung aktuell Hören bis: 19.01.2038 04:14

Markus aus München bereichert diese Podcastfolge mit zwei interessanten Fragen, für die wir uns auch etwas Zeit nehmen. Zum Hauptthema leiten wir dann zu den bekannten roten, mattenbildenden Cyanobakterien über. Wenngleich das super interessante Forschungsorganismen sind, bereiten sie uns in der Meerwasseraquaristik vor allem Sorge und sind optisch kein wirklicher Hingucker. Wir besprechen mögliche Ursachen und benennen Umgebungsbedingungen, die rote Cyanos mögen, angefangen vom pH Wert im Wasser, die Nährstoffsituation im Aquarium, Depots und Strömung, die Lichtumgebung und diskutieren abschliessend auch über das sehr heikle Thema Medikation mit Antibiotika. Happy Reefing Euch allen!

Bioplastik aus Zuckerrüben oder ähnlichen nachwachsenden Rohstoffen gibt es schon länger. Das Problem war jedoch, dass auch dieser Stoff sehr lange braucht, bis er verrottet. Forscher*innen der Uni Tübingen haben nun das Problem mithilfe von Cyanobakterien gelöst.

Wir fangen noch einmal mit dem Mars an. Denn seit der letzten Folge hat sich dort einiges getan. Danach geht es aber gleich weit hinaus ins Weltall. Wir reden über Sterne und ihre Planeten. Und das, was beide verbindet! Nicht (nur) die Gravitationskraft, sondern vor allem die Chemie. Florian erzählt von cooler Forschung, bei der versucht wurde, aus den chemischen Eigenschaften der Sterne vorherzusagen, von welchen Planeten sie umkreist werden. Was super ist, weil man Sterne viel besser sehen kann als Planeten. Danach beantworten wir Fragen. Zum Beispiel wie das mit der Energieerhaltung im Universum ist und warum sie dort eigentlich gar nicht so exakt gilt. Und warum Sonnenaufgang und Sonnenuntergang sich derzeit so komisch asynchron verschieben. Zum Schluß gibt es dann noch den absoluten Tiefpunkt!

Zwischen März und Juni sind mehr als 300 Elefanten im Okavango-Delta in Botsuana gestorben. Die Todesursache war lange unklar, Wilderei wurde ausgeschlossen. Jetzt steht offenbar fest: bestimmte Cyanobakterien sollen das Elefantensterben ausgelöst haben.

Max ist ein Energiejunkie. Ohne Energie – ohne ihn. Doch er will sich von Erdöl, Erdgas und Kohle befreien und macht sich auf die Suche nach Wasserstoff. Denn der gilt als Energiequelle der Zukunft.

Nimmt man es ganz genau, ist ihre Bezeichnung etwas irreführend: Blaualgen, deren Fachbegriff Cyanobakterien lautet, sind keine Algen. Die Mikroorganismen werden zu den Bakterien gezählt und kommen weltweit in Süß-, Brack- und Salzwasser sowie überall im Boden vor. Ihre Bedeutung - und zwar sowohl historisch als auch gegenwärtig - kann gar nicht hoch genug eingeschätzt werden: Cyanobakterien sind ein wichtiger Faktor im globalen Kohlenstoff- sowie Stickstoffkreislauf und in der Evolution der Pflanzen. Rainer Kurmayer beschäftigt sich am Forschungsinstitut für Limnologie der Uni Innsbruck in Mondsee (Oberösterreich) seit vielen Jahren mit den faszinierenden Lebewesen. Auch aus erdgeschichtlicher Perspektive sind die Cyanobakterien von besonderem Interesse: Sie sind in der Lage, Photosynthese zu betreiben, Sauerstoff zu bilden und waren die allerersten Sauerstoff produzierenden Organismen. Sie sind sehr wahrscheinlich für die erste Anreicherung der Erdatmosphäre mit Sauerstoff vor etwa 2,3 Milliarden Jahren verantwortlich. Damit sind Blaualgen die Vorläufer aller grünen Pflanzen auf der Erde. Die enorme Anpassungsfähigkeit und Vielfalt macht Cyanobakterien zum Problem und Hoffungsträger auf vielen Ebenen gleichzeitig. In „Zeit für Wissenschaft“ gibt uns Rainer Kurmayer einen Einblick in die an vielen Stellen noch nicht verstandene Welt der Blaualgen. Links: Rainer Kurmayer Forschungsinstitut für Limnologie

Das Phytoplankton setzt sich aus verschiedenen Algenarten zusammen. Diese pflanzlichen Organismen wandeln durch Photosynthese anorganische Verbindungen in Biomasse um und stehen daher als sogenannte Primärproduzenten am Anfang der Nahrungskette im Benguela-Ökosystem. Eine bedeutende und gleichzeitig spezielle Abteilung dieser Algen sind die Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt. Im Gegensatz zu allen anderen Algenarten können die Cyanobakterien den Luftstickstoff direkt aufnehmen - daher auch der Begriff „Stickstofffixierer“. Für das Verständnis des Bengula Ökosystems ist es von entscheidender Bedeutung, wo und in welchem Ausmaß diese speziellen stickstofffixierenden Algen vorkommen. Dafür werden an Bord von Forschungsschiffen Experimente durchführt, um zu erforschen, unter welchen Bedingungen Stickstofffixierer wachsen. Um den Ablauf der Stickstofffixierung besser zu verstehen, wird den Algen teilweise markierter Stickstoff zugegeben. Dieser markierte Stickstoff besteht aus dem schweren, stabilen Stickstoffisotop 15N und kommt in der Natur im Gegensatz zu dem leichten Isotop 14N nur sehr selten vor. Daher kann anhand von 15N markiertem Stickstoff verfolgt werden, wann, wie und wo atmosphärischer Stickstoff aufgenommen und verarbeitet wird. Für die Bereitstellung von Fotomaterial bedanken wir uns bei: Prof. Dr. Julie LaRoche, IFM-Geomar (Cyanobakterien, Trichodesmium) Dr. Sven Kranz, Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung (Cyanobakterien, Trichodesmium) Pressestelle der Ruhr-Universität Bochum (Massenspektrometer) NASA/Goddard Space Flight Center (Cyanobakterien

Sie sind wahre Überlebenskünstler und können auch bei schlechten Lichtverhältnissen via Photosynthese genügend Energie zum Überleben produzieren: die Cyanobakterien. Als „Lichtsammler“ spielen dabei die sogenannten Biliproteine eine wichtige Rolle. Biologen vom Botanischen Institut der LMU konnten nun aufklären, welchen chemischen Besonderheiten diese speziellen Proteine ihre intensive Farbe und Leuchtkraft verdanken. Biliproteine könnten damit künftig als vielfarbige Markierungs- und Kontrastfarbstoffe in der Biologie und Medizin zum Einsatz kommen.

Mitglieder der evolutionär konservierten Oxa-Proteinfamilie wirken an der korrekten Insertion von integralen Membranproteinen in Bakterien, Mitochondrien und Chloroplasten mit. In den sehr proteinreichen Thylakoidmembranen der Chloroplasten höherer Pflanzen spielt das Oxa-Homolog Alb3 eine essentielle Rolle bei der Integration von LHC-Proteinen und weiteren Komponenten des Photosynthese-Apparates. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein weiteres Protein aus Arabidopsis identifiziert und als neues Mitglied der Oxa-Proteinfamilie beschrieben. Die experimentell gestützte Annotation zeigt, dass das Alb4-Protein eine zentrale 60KD_IMP-Domäne besitzt, welche für die Oxa-Proteine charakteristisch ist. Die Zugehörigkeit zur Oxa-Proteinfamilie konnte funktionell durch die Komplementation einer Hefe-oxa1-Mutante bestätigt werden. Immunologische und fluoreszenzmikroskopische Untersuchungen konnten weiterhin zeigen, dass es sich bei Alb4 um ein chloroplastidäres Protein handelt, welches als integrales Membranprotein in den Thylakoiden lokalisiert ist. Durch die Analyse von T-DNA-Insertions- und RNAi-Linien konnte gezeigt werden, dass eine Reduktion des Alb4-Gehaltes zu vergrößerten und nicht länger linsenförmigen Chloroplasten führt, in denen die Thylakoidmembranen aufgelockerter erscheinen. Ein Verlust der Lebensfähigkeit konnte jedoch nicht beobachtet werden, selbst wenn der Alb4-Gehalt in den Chloroplasten der Pflanzen um mehr als 90% reduziert war. Im Vergleich zu Cyanobakterien besitzt die Thylakoidmembran von Arabidopsis mit Alb4 und Alb3 gleich zwei Oxa-Homologe. Möglicherweise ist nach der Umwandlung des cyanobakteriellen Endosymbionten zu einem eukaryotischen Organell diese Duplizierung nötig geworden, um sowohl die Ausbildung als auch den Erhalt der Thylakoidstruktur zu gewährleisten. Zusätzlich zur Identifizierung von Alb4 konnte durch Transkript-Analysen desweiteren gezeigt werden, dass auch der N-Terminale Teil des ehemaligen Genmodells F21J9.13 (Artemis, nun Alb4 und RWK1) für ein eigenständiges Gen kodiert. Das abgeleitete Protein aus dem N-terminalen Teil, RWK1, ähnelt dem Rezeptor-Teil von pflanzlichen Rezeptor-Kinasen, eine entsprechende Kinase-Domäne fehlt jedoch vollständig. RWK1 kommt in zwei Spleißvarianten vor, der für die meisten eukaryotischen mRNAs typische polyA-Schwanz fehlt jedoch beiden Varianten. RWK1 könnte als neuartiger Rezeptor ein weiteres Glied in der internen Kommunikationskette der Zelle bilden.

Unterschiedliche Stressbedingungen wie Starklicht, Hitze oder Nährstoffmangel können zu einem Abbau photosynthetischer Komplexe wie dem Photosystem I, dem Photosystem II oder Antennenproteinen führen. Dieser Abbau wird durch spezifische Proteasen durchgeführt. Die Proteasen können dabei direkt am Abbau der Strukturproteine beteiligt sein oder aber die Translation oder Transkription von Strukturproteinen oder solchen, die am Schutz photosynthetischer Proteine unter Stressbedingungen beteiligt sind, beeinflussen. Eisenmangel kann z. B. in Pflanzen und in Cyanobakterien zu Chlorose führen. Eisen ist an der Bildung von Chlorophyll beteiligt und kann in Form eines Sauerstoffträgers als Katalysator bei der Atmung agieren. Zudem ist Eisen als Kofaktor von Cytochromen und einigen Enzymen, wie Peroxidase und Katalase, für deren Funktionalität essentiell. In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle von Deg- und SppA-Proteasen aus Synechocystis und Arabidopsis bei der Anpassung an verschiedene Stressbedingungen analysiert. Die plastidären Deg-Peptidasen werden durch vier Mitglieder, drei lumenale Enzyme (DegP1, DegP5 und DegP8) und einem stromalen Enzym (DegP2), vertreten. In Synechocystis besteht die Deg-Familie aus drei Komponenten, HtrA (DegP), HhoA (DegQ) und HhoB (DegS). Die HhoB (DegS)-Protease, die im Synechocystis-Genom durch das sll1427-Gen kodiert wird, ist in die Anpassung an Eisenstress involviert. Die DhhoB-Mutante zeigte sich unter Eisenmangel weniger angepasst und blieb auch nach längerer Stresseinwirkung grün. Die Mutante bildete sehr wohl die zum Schutz vor Eisenmangel benötigten Proteine, jedoch war die Expression von photosynthetischen Genen unter Stressbedingungen nicht wie im Wildtyp herabreguliert. Es wird vermutet, dass HhoB, ähnlich zu der DegS-Protease aus E. coli, an der Regulation der Genexpression beteiligt ist. Jedoch anders als bei E. coli wird bei Abwesenheit des DegS-Proteins die Expression nicht herabreguliert, sondern hochreguliert. Die DegP2- und DegP5-Proteasen aus Arabidopsis sind bei der Anpassung an Lichtstress involviert. Sie sind dabei aber nicht an der Reparatur des PSII oder am Abbau des D1-Proteins beteiligt. Die DdegP2-Mutante zeigte unter Lichtstress eine geringere nicht-photochemische Löschung (NPQ), die DdegP5-Mutante eine höhere NPQ. Die NPQ besteht aus drei Komponenten, der Photoinhibierung qI, der „state transition“ qT und dem „de-excitation quenching“ qE, wobei die ersten beiden nicht betroffen waren. Dass qE betroffen war, wurde anhand des Verhältnisses der Xanthophylle Violaxanthin und Zeaxanthin bestimmt. Zeaxanthin wirkt sich positiv auf die NPQ aus. Die DdegP5-Mutante enthielt mehr Zeaxanthin relativ zu Violaxanthin als die DdegP2-Mutante. Beide Proteasen, DegP5 und DegP2, könnten Regulatoren der lumenalen Violaxanthin-de-epoxidase, welche Violaxanthin zu Zeaxanthin umwandelt, sein. Die DegP2- und die DegP5-Protease agieren als Gegenspieler bei der Löschung überschüssiger Anregungsenergie.

Die spektroskopische Untersuchung einzelner Moleküle in kondensierter Phase erstreckt sich erst über einen Zeitraum von zehn Jahren. In dieser verhältnismäßig kurzen Zeit vollzog sich eine rasante Entwicklung mit einer Vielzahl von Ergebnissen. Dies findet seinen Ausdruck in eigenen Tagungen und Zeitschriften und nicht zuletzt auch in einer Nobelkonferenz im Jahre 1999. Während sich anfangs die Untersuchungen auf eine Reihe faszinierender Tieftemperaturexperimente mit spektraler Selektion der einzelnen Moleküle beschränkten, verschob sich seit Mitte der 90er Jahre der Schwerpunkt der Forschung auf diesem Gebiet hin zu Experimenten mit räumlicher Selektion bei Raumtemperatur, die seit kurzer Zeit auch relativ uneingeschränkt bei Tieftemperatur möglich sind. Diese Entwicklung spiegelt sich auch in dieser Dissertation wider. Zu Beginn dieser Arbeit stand eine spektral hochauflösende Apparatur zur Einzelmolekülspektroskopie bei kryogenen Temperaturen zur Verfügung. Mit dieser wurden Einzelmoleküluntersuchungen an dem neu synthetisierten Farbstoff Terrylendiimid (TDI) durchgeführt. TDI ist kein reiner Kohlenwasserstoff, wie die bis dahin üblicherweise verwendeten Chromophore, und lässt sich durch seine Seitengruppen an andere Systeme anbinden. Er zeigt neben exzellenten Fluoreszenzeigenschaften die zur spektralen Selektion nötigen schmalen Absorptionslinien. Wegen seiner Struktur lässt sich TDI nicht in einen Kristall einlagern. Mit Polyethylen und Hexadecan wurden jedoch zwei Matrizen gefunden, die es erlauben, Fluoreszenzanregungsspektren von einzelnen Molekülen zu detektieren. In Hexadecan konnte bei Sättigungsuntersuchungen das theoretisch vorhergesagte Verhalten nachgewiesen werden. Dabei wurden Zählraten von fast 500 000 Counts pro Sekunde von einem einzelnen Molekül erreicht. Durch die Aufnahme und Auswertung der Fluoreszenzintensitäts-Autokorrelationsfunktion konnten die Populations- und Depopulationsraten der Triplett-Subniveaus bestimmt werden. Dabei wurde auch spektrale Diffusion der Moleküle beobachtet, die mit Hilfe von Two-Level Systems (TLS) erklärt werden konnte. Mit einem komplexen theoretischen Modell und aufwendigen numerischen Berechnungen konnte die bei 2,5 K auftretende Verteilung von Linienbreiten der beobachteten Moleküle simuliert werden. Damit konnte den beiden Matrizen über die Analyse ihrer TLS-Dichte ein unterschiedlicher Grad an Unordnung zugeordnet werden. In temperaturabhängigen Untersuchungen der Linienform konnte der Unterschied im Ordnungsgrad der Matrizen bestimmt werden. Ferner konnten die Theorie von Hsu und Skinner in der Tieftemperaturnäherung bestätigt werden und ein tieferer Einblick in die auftretende Dynamik gewonnen werden. In der Auswertung der temperaturabhängigen Linienverschiebung wurde erstmals der Einfluss von Matrixexpansion berücksichtigt und als unverzichtbar für eine gute Beschreibung des Systems erkannt. Parallel zu den ersten Experimenten wurde eine aktive Stabilisierung des Farbsto?asers aufgebaut. Damit konnte eine Verfälschung der Ergebnisse durch Laserdrift ausgeschlossen werden. Weitere Tieftemperaturuntersuchungen hatten die Beobachtung von Förster Energietransfer (oder FRET, Fluorescence Resonance Energy Transfer) an einem individuellen Donor-Akzeptor-Paar in seiner speziellen Konformation zum Ziel. Als Farbstoffmolekül stand ein Bichromophor aus Perylen und kovalent angebundenem TDI zur Verfügung. Obwohl beide Chromophore sich für Einzelmoleküluntersuchungen eignen und inzwischen schon mehrfach verwendet wurden, gelang es nicht, ein bezüglich Linienbreite und Frequenzposition identisches Fluoreszenzanregungsspektrum sowohl über Perylen-Fluoreszenz als auch über TDI-Fluoreszenz (nach Energietransfer) zu detektieren. Der Energietransferprozess scheint mit einem Linienverbreiterungsmechanismus verknüpft zu sein, so dass eine Beobachtung mit dem Aufbau in der Anfangsphase der Dissertation nicht möglich war. Eine Wiederaufnahme dieser Untersuchungen mit der neuen Apparatur ist zukünftigen Doktoranden vorbehalten. Um allgemein temperaturabhängige Untersuchungen an fluoreszierenden Molekülen durchführen zu können, wurde ein Tieftemperaturmikroskop aufgebaut. Dafür wurde die Rastertechnik gewählt. Um die bekannten Probleme des Probenscannens im Kryostaten, wie kleiner Scanbereich und fehlender Zugang im abgekühlten Zustand, zu vermeiden, wurde ein konfokales Laserscanning-Mikroskop entworfen und aufgebaut. Zur Strahlablenkung wurden zwei Galvanometerspiegel gewählt und der Drehpunkt über ein telezentrisches System in das Objektiv abgebildet, das gemeinsam mit der Probe im Kryostaten sitzt. Die Detektion des Fluoreszenzlichts wird von einer hochempfindlichen Avalanche-Photodiode mit geringer Dunkelzählrate übernommen. Die Funktion des Scanners und des gesamten optischen Aufbaus konnte an Testmustern und Testproben erfolgreich demonstriert werden. Einschränkend muss jedoch erwähnt werden, dass die erreichte DetektionseŽzienz die Erwartungen nicht erfüllte. Das liegt im Wesentlichen am Objektiv, aber auch an den Abbildungsfehlern und Reflexionen der zahlreichen Elemente im Strahlengang. Die maximal erreichten Zählraten lagen bei 50 000 Counts pro Sekunde am System Terrylen in Polyethylen. Für Systeme mit einer ausreichend hohen Fluoreszenzrate ist es mit dieser Apparatur möglich, Fluoreszenzbilder, Zeitspuren, spektral hochauflösende Fluoreszenzanregungsspektren, Fluoreszenzspektren und Fluoreszenzkorrelationsfunktionen von einzelnen Molekülen aufzunehmen, um damit spektrale und dynamische Eigenschaften der Moleküle zu bestimmen. Durch Variation der Temperatur können die Temperaturabhängigkeit der Messgrößen und Barrierenhöhen ermittelt werden. Mit der neuen Apparatur wurden Untersuchungen in zwei neuen Themenbereichenbegonnen, nämlich an einzelnen Sondenmolekülen in Nanoporen und an den fluoreszierenden Proteinen GFP (Grün Fluoreszierendes Protein) und PEC (Phycoerythrocyanin). Erste Fluoreszenzanregungsspektren einzelner Terrylen-Moleküle in den Kanalstrukturen von mesoporösen Systemen der M41S-Klasse konnten beobachtet werden. Dabei ist die hohe spektrale Auflösung von großem Vorteil bei der Untersuchung der spektralen Dynamik der Sondenmoleküle. Im Bereich biologischer Proben konnten einzelne Moleküle des Grün Fluoreszierenden Proteins isoliert beobachtet werden. Die Anzahl an Fluoreszenzphotonen pro Molekül, die vor dem ¨Ubergang in einen Dunkelzustand an diesem System detektiert werden konnten, war allerdings sehr gering. Deshalb wurden Untersuchungen an einzelnen Proteinen aus dem Lichtsammelkomplex von Cyanobakterien begonnen, die in einer laufenden Doktorarbeit von P. Zehetmayer fortgeführt werden. Bei den Proteinproben handelt sich um Untereinheiten von Phycoerythrocyanin: die ‹-Untereinheit und das Trimer bzw. Monomer, in denen offenkettige Tetrapyrrhol-Moleküle als Farbstoffe an die Proteinmatrix angebunden sind. Neben Fluoreszenzbildern und Zeitspuren konnten bereits Anregungsspektren detektiert werden, die starke spektrale Dynamik zeigen und weitere Untersuchungen herausfordern. Wesentliche Teile dieser Arbeit wurden bereits in internationalen Zeitschriften und auf Tagungen veröffentlicht. Eine Übersicht befindet sich am Ende unter Veröffentlichungen und Tagungsbeiträge.