Untersuchungen zur Photokinesis von Anabaena variabilis Kützing

Summary

• 1. The photokinetic behaviour of Anabaena variabilis has been investigated and compared with that one of Phormidium ambiguum.

• 2. In white light, no striking differences in the photokinetic behaviour have been observed, with the exception that the zero threshold lies at 10 lux in Anabaena and at about 0.02 lux in Phormidium.

• 3. The photokinetic action spectra of both the species are quite different. While in Ph. ambiguum blue and red light is active, according to its absorption by chlorophyll a, in A. variabilis the maximum of photokinetic activity coincides with the absorption maximum of C-phycocyanin. Red light absorbed by chlorophyll a is also effective, but no distinct peak or shoulder is detectable in the action spectrum at these wavelengths. Blue light has no effect at all.

• 4. The in vivo absorption spectra of both the species are almost identical. Thus, the differences in the spectral photokinetic sensitivity cannot be due to differences in the pigment content.

• 5. Photokinesis of A. variabilis is markedly inhibited by 10^-7-10^-6 M DCMU, while in Ph. ambiguum the DCMU concentration must exceed 5×10^-5M. Desaspidin inhibits photokinesis in both the species, but the effect is obviously not a specific one. Furthermore, photokinesis of Anabaena is more sensitive to DBMIB than photokinesis of Phormidium.

• 6. The speed of movement in the light, but not in the dark, is increased by the addition of 2×10^-4 M potassium ferrocyanide in Ph. ambiguum, while in A. variabilis no effect can be observed.

• 7. From these results it is concluded that in Ph. ambiguum, as in other Phormidium species, the photokinetic effect is the result of an additional ATP supply from cyclic photophosphorylation with photosystem I, while in A. variabilis the acceleration of movement by light is due to an energy supply from a phosphorylation process of the pseudocyclic type which is mediated by both the photosystems I and II.

Zusammenfassung

• 1. Es wurde das photokinetische Reaktionsverhalten von Anabaena variabilis und Phormidium ambiguum vergleichend untersucht.

• 2. Im Weißlicht zeigen die beiden Arten keine auffälligen Unterschiede im Reaktionsverhalten, mit der einen Ausnahme, daß die Nullschwelle im Falle von Anabaena bei 10 Lux, im Falle von Phormidium dagegen bei 0,02 Lux liegt.

• 3. Die photokinetischen Aktionsspektren beider Arten sind grundverschieden. Während bei Ph. ambiguum nur blaues und rotes Licht, entsprechend seiner Absorption durch Chlorophyll a, wirksam ist, stimmt bei A. variabilis das Maximum der photokinetischen Wirksamkeit mit dem Absorptionsmaximum des C-Phycocyanins überein. Das durch Chlorophyll a absorbierte Rotlicht ist ebenfalls wirksam, doch ist im Aktionsspektrum in diesem Bereich weder ein Nebenmaximum noch eine Schulter zu erkennen. Blaulicht ist völlig unwirksam.

• 4. Die in vivo-Absorptionsspektren beider Arten sind fast identisch, so daß Unterschiede im Pigmentgehalt nicht die Ursache für die Verschiedenheit der photokinetischen Aktionsspektren sein können.

• 5. Bei A. variabilis wird die Photokinesis schon durch 10^-7 bis 10^-6 M DCMU deutlich gehemmt, während bei Ph. ambiguum erst Konzentrationen über 5·10^-5M wirksam sind. Desaspidin hemmt die Photokinesis bei beiden Arten, doch scheint seine Wirkung nicht sehr spezifisch zu sein. Gegen DBMIB ist die Photokinesis von Anabaena empfindlicher als die von Phormidium.

• 6. Durch den Zusatz von 2·10^-4 M Kaliumferrocyanid wird die Geschwindigkeit der Bewegung im Licht, nicht aber im Dunkeln, bei Ph. ambiguum erhöht, während bei A. variabilis kein Effekt zu beobachten ist.

• 7. Aus diesen Ergebnissen wird der Schluß gezogen, daß bei Ph. ambiguum, wie auch bei anderen Phormidium-Arten, der photokinetische Effekt das Ergebnis einer zusätzlichen ATP-Zufuhr aus der cyclischen Photophosphorylierung mit Photosystem I ist. Dagegen ist bei A. variabilis die Beschleunigung der Bewegung durch Licht offenbar auf eine Energiezufuhr aus der pseudocyclischen Photophosphorylierung zurückzuführen, an der beide Photosysteme beteiligt sind.