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Ozoneffekte auf unterschiedlich tolerante Phaseolus vulgaris Varietäten - das Ascorbat-Glutathion-System und die apoplastische Stressantwort

Bräuning, Heike


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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Institut für Pflanzenökologie und Institut für Allgemeine Botanik und Pflanzenphysiologie
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 08.07.2002
Erstellungsjahr: 2002
Publikationsdatum: 23.09.2002
Kurzfassung auf Deutsch: Ozon bewirkte bei Phaseolus-Pflanzen das verfrühte Auftreten von Seneszenzerscheinungen wie Vergilbung der Blätter, Turgeszenzverlust
und schließlich Blattabwurf. Auf physiologischer Ebene war unter Ozoneinwirkung ein stärkerer Verlust an Photosynthesepigmenten zu
erkennen. Phänotypisch traten charakteristische Ozonschäden in Form von stiplings (rötlichbraune tüpfelförmige Läsionen) auf. Die
sensitive Varietät 'Oregon' zeigte dies deutlich früher als die tolerante Varietät 'Tenderette'.


Das Ascorbat-Glutathion-System war im Rahmen der Abwehrreaktionen von Phaseolus bei Ozoneinwirkung aktiv. Ozon bewirkte eine
Zunahme an Mengen (Glutathion) bzw. Aktivitäten (Ascorbatreduktase, Glutathionreduktase, Peroxidase) der einzelnen Komponenten des
Systems. Zudem zeigten sich Verschiebungen der Fraktion des reduzierten Ascorbats.


Die Metaboliten Glutathion und Glucose-6-Phosphat bzw. die Aktivitäten von Dehydroascorbatreduktase und Glutathionreduktase zeigten
ein charakteristisches Verlaufsmuster. Über einen definierten Zeitraum waren die Mengen der Metaboliten bzw. die Enzymaktivitäten
konstant (stabil). Nach dem Überschreiten einer Schwelle stellte sich im weiteren Verlauf ein neues ebenfalls stabiles Niveau ein. Ozon
bewirkte bei Glucose-6-Phosphat eine Verlängerung des ersten Niveaus, d.h. eine Verzögerung der Schwellenüberschreitung und der
Neuorientierung in einem neuen Niveau.


Parallel dazu zeigten sich im Ascorbat-Glutathion-System stabile und plastische Komponenten, die in gegenseitiger Ergänzung zur
Aufrechterhaltung physiologischer Prozesse beitrugen. Labile Ereignisse, d.h. der Zusammenbruch des Systems unter Ozoneinwirkung war
nur lokal zu beobachten und resultierte in den sog. stiplings.


Die einzelnen Kompartimente waren mit unterschiedlichem Ausmaß am Ozongeschehen beteiligt. Auf den chloroplastischen Metabolismus
zeigte Ozon (in Bezug auf die untersuchten Komponenten des Ascorbat-Glutathion-Systems) keinen Einfluss. Deutliche und vor allem
unterschiedliche (Varietäten-abhängige) Reaktionen waren im Apoplasten zu verzeichnen. Ozon bewirkte eine Zunahme der Metaboliten
Ascorbat und Glutathion im Apoplasten der toleranten Varietät 'Tenderette'. Dem stand eine Verminderung der Metaboliten in diesem
Kompartiment bei der sensitiven 'Oregon' gegenüber. Weitere Anstiege durch Ozon zeigten sich bei der Ascorbatperoxidase-Aktivität
(höher bei 'Tenderette'), der Glutathionreduktase-Aktivität (beide Varietäten) und der Peroxidase-Aktivität (höher bei ‘Oregon’).


Die Reaktionen im Apoplasten (bezüglich des Ascorbat-Glutathion-Systems) waren an der Ausbildung der unterschiedlichen Grade von
Toleranz der beiden Varietäten betei-ligt. Sie stellten einen wichtigen Bestandteil der antioxidativen Kapazität dar. Messungen der
Gesamtantioxidantienkapazität ergaben ebenfalls deutliche Varietäten-abhängige Unterschiede. Größere bzw. früher verfügbare
Kapazitäten waren bei der toleranten Varietät messbar.


Radikaldetektionen im Apoplasten zeigten, dass nach Ozon eine deutliche Akkumu-lation von Radikalen in diesem Kompartiment
festgestellt werden konnten. Der Vergleich von Radikalakkumulation und Antioxidantienmengen zeigte, dass bei der toleranten 'Tenderette'
einer kontinuierlich leichten Zunahme der Radikale ein exponentieller Anstieg der Antioxidantien Ascorbat und Glutathion gegenüberstand.
Bei der sensitiven 'Oregon' war hingegen eine exponentielle Zunahme an Radikalen und gleichzeitig eine Abnahme der Antioxidantien im
Apoplasten zu verzeichnen.