Alternative CO2 concentrating mechanisms in different green algal species related to phosphorus limitation and pH

• Applicant: Privatdozentin Dr. Elly Spijkerman
• Subject Area: Hydrogeology, Hydrology, Limnology, Urban Water Management, Water Chemistry, Integrated Water Resources Management
• Term: from 2012 to 2017
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 211108293

• Final Report Year: 2019

Final Report Abstract

In vorliegenden Projekt haben wir die Aufnahme anorganischen Kohlenstoffs (Ci-Aufnahme) in 3 Mikroalgenarten verglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ci-Aufnahme in allen Arten durch einen CO2-konzentrierenden Mechanismus (CCM) unterstützt wird. Wir konnten zeigen, dass die neutrophile Art Scenedesmus vacuolatus (früher Chlorella emersonii) sowohl CO2 als auch HCO3- direkt aufnehmen kann. Dagegen können die acidophile Art Chlamydomonas acidophila und die acidotolerante Art Chlamydomonas pitschmannii nur CO2 für ihre Photosynthese nutzen. Der CCM in allen untersuchten Arten wird durch ein hochaffines Aufnahmesystem für CO2 und die Anwesenheit von periplasmatischer Carboanhydrase unterstützt. Obschon die CCMs aktive Prozesse beeinhalten, war der Einfluss eines Mangels an anorganischem Phosphat sehr gering. Unsere Ergebnisse bestätigen bisherige Abschätzungen und Berechnungen, für einen geringen zusätzlichen Bedarf an ATP des CCM der Algen. Die derzeitig noch anstehende Auswertung von RNA Analysen werden noch weiteres Licht auf die CCM Strategien der drei Algenarten werfen.

Publications

• 2014. CO2 acquisition in Chlamydomonas acidophila is influenced mainly by CO2, not phosphorus, availability. Photosynthesis Research 121:213–221
  Spijkerman, E., S. Stojkovic, & J. Beardall
  
• 2016. Ecophysiology matters: linking inorganic carbon acquisition to ecological preference in four species of microalgae (Chlorophyceae). Journal of Phycology52: 1051-1063
  Lachmann, S.C., S.C. Maberly & E. Spijkerman
  
• 2016. Nutrient Induced Fluorescence Transients (NIFTs) provide a rapid measure of P and C (co)-limitation in a green alga. European Journal of Phycology 51(1): 47-58
  Spijkerman, E., S. Stojkovic, D. Holland, S.C. Lachmann & J. Beardall
  
• 2017. Ecophysiology matters: Inorganic carbon acquisition in green microalgae related to different nutrient conditions. Universität Potsdam
  Lachmann, S.
  
• 2017. Species-specific influence of Pi-status on inorganic carbon acquisition in microalgae (Chlorophyceae). Botany 95: 943-952
  Lachmann, S.C., S.C. Maberly & E. Spijkerman
  
• 2019. Nitrate or ammonium: Influences of nitrogen source on the physiology of a green alga. Ecology & Evolution 1-18
  Lachmann, S. C., T. Mettler-Altmann, A. Wacker & E. Spijkerman