Die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii besitzt einen ungewöhnlichen photofermentativen Metabolismus, der es ihr ermöglicht unter bestimmten physiologischen Bedingungen Wasserstoff zu produzieren. Für den biotechnologischen Einsatz ergibt sich daraus eine attraktive Möglichkeit Wasserstoff mit Hilfe eines umweltfreundlichen Verfahrens aus Wasser, einigen Mediumszusätzen (einfache Salze, Spurenelemente und Acetat) und Sonnenlicht Wasserstoff als nachhaltigen Energieträger zu generieren. Eine entscheidende Voraussetzung zur Einleitung der Wasserstoffbildung sind anaerobe Bedingungen. Nur dann können die sauerstofflabilen [FeFe]-Hydrogenasen synthetisiert und Reduktionsäquivalente aus der Photosynthese oder dem Stärkeabbau mittels Ferredoxin auf die [FeFe]-Hydrogenase übertragen werden. In der Doktorarbeit soll das Photosynthese/Atmungskette-Verhältnis der einzelligen Grünalge Chlamydomonas reinhardtii mit Hilfe von molekulargenetischen Techniken modifiziert werden. Konkret wird ein Photosynthese/Zellatmung-Verhältnis (P/R), das im Normalfall P/R=5:1 beträgt (5 Mal mehr Sauerstoff wird erzeugt als in der Zellatmung verbraucht), von P/R=1 angestrebt. Dadurch lassen sich die photosynthetischen Wasserstoffreaktionen ohne die Interferenz mit photosynthetisch produziertem Sauerstoff erforschen. Im Vorfeld der Doktorarbeit wurden Algenstämme mittels insertionaler Mutagenese generiert und auf ein verringertes P/R-Verhältnis mit einem entwickelten Screeningverfahren hin untersucht. In der ersten Phase der Doktorarbeit konnte bereits gezeigt werden, dass solche Algenstämme in geschlossenen, photoheterotrophen Kulturen anaerob wachsen und damit den Vorteil einer konstitutiven Expression der Gene des Wasserstoffmetabolismus und eine Stabilisierung der zellulären Wasserstoffproduktion bieten. Mit Hilfe dieser isolierten Stämme, in denen das Photosynthese/Atmung-Verhältnis modifiziert wurde, können neue Wege zur Umsetzung einer effizienten Wasserstoffproduktion eingeschlagen werden, wie die Untersuchung der endogenen Substratwege, der Wasserstoffbildung und die Regulierung der Genexpression unter anaeroben ?steady-state? Wachstumsbedingungen.In der Doktorarbeit sollen zusätzlich Regulierungsprinzipien und der Metabolismus in Photosynthese und Zellatmung unter Wasserstoffproduktionsbedingungen ermittelt werden (zum Beispiel über Inhibitorstudien). Nach genauen Studien der anaeroben Photolyse sollen Algenstämme gezielt genetisch manipuliert werden und für den Einsatz in Großkulturen getestet werden.