Das Carotinoidmuster und die Verbreitung des lichtinduzierten Xanthophyllcyclus in verschiedenen Algenklassen

Summary

The pigments of Xanthophyceae have been identified by methods discussed in the preceding publication (Hager and Stransky 1970) and their quantities have been determined.

• 1. None of the examined species of Xanthophyceae contains chlorophyll b or e.

• 2. Of the carotenes only β-carotene and, perhaps, ε-carotene are present.

• 3. The most characteristic xanthophyll of all Xanthophyceae is vaucheriaxanthin, which normally occurs as a di-ester. It contains an allenic bond. A new structure is proposed.

• 4. In the investigated algae — except Pleurochloris — especially diadinoxanthin appears in great quantities. It is a 5,6-epoxide compound with an alkine-bond between C₇ and C₈; the latter has been demonstrated by hydration to an olefinic-bond

• 5. Diatoxanthin is detectable only in traces, but appears in larger amounts after illumination of the algae.

• 6. In the Xanthophyceae—except Pleurochloris—a strongly absorbed xanthophyll has been found for which Strain et al. proposed the name heteroxanthin. Proposals concerning the constitution of this xanthophyll are made.

• 7. Carotenoids occurring in small quantities in the Xanthophyceae are mostly 5,6-epoxides.

• 8. The alga Pleurochloris holds a particular position within the Xanthophyceae. It contains their characteristic pigment—the ester of vaucheriaxanthin—and only chlorophyll a, but otherwise it possesses the pigments of the green algae, except lutein, the main xanthophyll of green algae.

• 9. The alkine carotenoids diadinoxanthin and diatoxanthin which are dominating in the pigment composition of the Xanthophyceae show a remarkable light induced change in quantity, which is reversible in the dark. During illumination of the algae the epoxide-oxygen of diadinoxanthin is cleaved and a double bond is formed in its place. This corresponds to the second step of the violaxanthin→antheraxanthin→zeaxanthin transformation in the higher plants. The light induced changes in the amount of these pigments have been determined and compared in several Xanthophyceae. The influence of the (photosynthesis) inhibitors o-phenanthrolin and salicylaldoxim upon this cycle have been investigated.

Zusammenfassung

Die in Xanthophyceen vorkommenden Pigmente wurden mit den in der vorhergehenden Arbeit (Hager u. Stransky, 1970) besprochenen Methoden identifiziert, ihre Mengen bestimmt und diese in Tabellen zusammengefaßt.

• 1. Keine der untersuchten Xanthophyceen bestitzt Chlorophyll b oder e.

• 2. An Carotinen ist nur β-Carotin und evtl. ε-Carotin vorhanden.

• 3. Charakteristisches Xanthophyll aller Xanthophyceen ist das Vaucheriaxanthin, welches normalerweise als Di-Ester vorliegt. Es enthält eine Allenbindung. Ein neuer Strukturvorschlag wird begründet.

• 4. Mengenmäßig ist in den untersuchten Algen — außer Pleurochloris — das Diadinoxanthin besonders hervortretend, eine 5,6-Epoxidverbindung mit einer Alkinbindung zwischen C₇ und C₈, welche durch Hydrierung zur Olefinbindung nachgewiesen wurde.

• 5. Das normalerweise nur in Spuren nachweisbare Diatoxanthin erscheint nach Belichtung der Algen in größeren Mengen.

• 6. In den Xanthophyceen — außer Pleurochloris — ist ein stark adsorbiertes Xanthophyll zu finden, für welches Strain et al. den Namen Heteroxanthin vorgeschlagen haben. Hinweise zur Konstitution dieses Xanthophylls werden gegeben.

• 7. Die in geringen Mengen vorkommenden Carotinoide sind bei den Xanthophyceen durchwegs 5,6-Epoxide.

• 8. Die Alge Pleurochloris nimmt eine Sonderstellung innerhalb der Xanthophyceen ein. Sie besitzt zwar deren charakteristisches Pigment — den Vaucheriaxanthinester — und nur Chlorophyll a, hat aber sonst die Pigmente der Grünalgen, jedoch nicht deren Hauptxanthophyll Lutein.

• 9. Die im Pigmentmuster der Xanthophyceen dominierenden Alkin-Carotinoide Diadinoxanthin und Diatoxanthin zeigen starke lichtinduzierte Mengenänderungen, die im Dunkeln reversibel sind. Dabei wird während der Belichtung der Algen der Epoxidsauerstoff des Diadinoxanthins abgespalten und an seiner Stelle eine Doppelbindung eingezogen (Diatoxanthin). Das entspricht dem 2. Schritt der in Höheren Pflanzen ablaufenden Violaxanthin→Antheraxanthin→Zeaxanthinumwandlung. Die lichtbedingten Mengenänderungen dieser Pigmente werden bei verschiedenen Xanthophyceen bestimmt und verglichen. Der Einfluß der (Photosynthese-)Hemmstoffe o-Phenanthrolin und Salicylaldoxim auf diesen Cyclus wurde untersucht.