SANS: Der Photosynthese zuschauen

Diese kleinen Erbsenpflanzen hat die internationale Wissenschaftlergruppe mit Neutronen untersucht, um ihnen bei der Photosynthese zuzuschauen. © TUM

Kleinwinkelneutronenstreuung erlaubt Forschern ins Innere lebender Blätter zu schauen, um zu erfahren, wie sich ihre Struktur und ihre Funktion ändert, wenn sie Umweltveränderungen ausgesetzt sind.

Pflanzenblätter fangen das Sonnenlicht ein und wandeln es in Energie um, mit deren Hilfe sie Nährstoffe produzieren. Dieser Prozess wird durch ein Thylakoidmembransystem bewerkstelligt. Bekannt ist, dass Änderungen der Umweltbedingungen Struktur und Funktion der Thylakoidmembranen beeinflussen, dennoch verstehen Wissenschaftler weder Art noch Dynamik dieser Änderungen vollständig.

Eine Gruppe von Wissenschaftlern aus Ungarn, Frankreich, Deutschland und der Schweiz haben deshalb Tabak und Erbsen in einem Gewächshaus angebaut und auf lokalen Märkten Spinat und Salat von insgesamt elf verschiedenen Arten gekauft.

Sie analysierten dann die Blätter durch Kleinwinkelneutronenstreu-Experimente (SANS) am Budapester Neutron Centre (BNC), Institut Laue-Langevin (ILL), Paul Scherrer Institut (PSI) und dem MLZ in Garching. Vervollständigt haen sie ihre Experimente durch Elektronenmikroskopie.

Die SANS-Methode wurde erstmals eingesetzt, um in vollständige Blätter zu schauen und die Technik erwies sich als sehr geeignet. SANS hat den Vorteil, dass man Struktur und Eigenschaften der Blätter zerstörungsfrei untersuchen kann. Die Technik liefert in weniger als einer Minute eindeutige Informationen über die Struktur des Thylakoidmembransystems. Mit solch schnellen Experimenten können dann auch dynamische Untersuchungen durchgeführt werden.

Die Ergebnisse zeigten, dass bei Umgebungsänderungen wie beispielsweise unterschiedliche Beleuchtung, sich die Organisation von Thylakoidmembranen in den ganzen Blättern mit verändert.
(engl. Text: Inês Crespo)