Der Einfluss kombinierter Umweltfaktoren auf das antioxidative Schutzsystem von Pflanzen / Karin Herbinger

• VerfasserIn: Herbinger, Karin
• Place / Publishing House: Graz, 2003
• Year of Publication: 2003
• Language: German
• Physical Description: 135 Bl.; graph. Darst. u. Ill.; Zsfassung

ger: Unter Freilandbedingungen kommt es häufig zu einem kombinierten Einfluss von Umweltfaktoren, die miteinander interagieren können. Um diese Wechselwirkungen besser verstehen zu können, wurde im ersten Teil der Dissertation der Schwerpunkt auf den Einfluss der häufig zusammen auftretenden Umweltfaktoren Ozon und Trockenheit auf das antioxidative Schutzsystem gesetzt. Als Versuchspflanzen wurden zwei verschiedene Weizensorten (ozonsensitiv und ozonresistent) gewählt, die mit zwei unterschiedlichen Ozonkonzentrationen behandelt wurden. Weiters lagen beide Weizensorten sowohl mit guter Wasserversorgung als auch mit mildem Trockenstress vor. Trockenstress bewirkte in den Fahnenblättern einen Rückgang des Gesamtascorbinsäure- und des Gesamtchlorophyllgehalts, einen Anstieg des Deepoxidstatus und eine Erhöhung des Gesamtglutathion- und a-Tocopherolgehalts. Der Einfluss von Ozon rief in der gewählten Konzentration und Einwirkdauer, weder alleine noch in Kombination mit Trockenstress, stressphysiologische Reaktionen in den Fahnenblättern hervor. Auch die Wurzeln beider Weizenpflanzen konnten durch eine Erhöhung des Antioxidantiengehalts dem Trockenstress entgegenwirken. Im Wurzelgewebe bewirkte Ozon als Singlefaktor auch keine Änderungen im antioxidativen Schutzsystem. Bei der Kombination beider Faktoren wurde in den Wurzeln die trockenstressbedingte Zunahme des Antioxidantiengehalts herabgesetzt. Auch im zweiten Teil der Dissertation wurde der Schwerpunkt auf den Faktor Trockenheit gesetzt, und dabei die Auswirkungen dieses Umweltfaktors auf das antioxidative Schutzsystem verschiedener Nadelbäume untersucht. In einem Freilandexperiment wurden Nadelproben von Pinus jeffreyi, die an unterschiedlich wasserversorgten Standorten in Kalifornien wachsen, auf stressphysiologische Reaktionen hin analysiert. Während der Sommertrockenperiode kam es zu einem erhöhten Xanthophyllzyklus-Pool in den Pinus jeffryi-Nadeln und zu Änderungen im Ascorbat-Glutathion-Zyklus, was ein erhöhtes Schutzpotential in den Thylakiodmembranen und einen erhöht benötigten Schutz gegen ROS widerspiegelt. Die Reaktionen der Schutzsysteme reichen jedoch aus, um Pinus jeffryi an diesen Standorten natürlich vorkommen zu lassen. In einem zusätzlichen Laborexperiment wurden zwei Baumarten verschiedener Herkunft, nämlich die bei uns heimische Fichte Picea abies und die aus Teneriffa stammende Kanaren Kiefer Pinus canariensis, mit zwei verschiedenen Arten von Trockenstress (Langsam- und Schnell-Austrocknung) behandelt. Zusätzlich wirkte auf die langsamaustrocknenden Bäume einen Tag lang erhöhte Temperatur ein. Ein kurz einwirkender Trockenstress bewirkte weder in den Fichtennadeln noch in den Nadeln der Kanaren Kiefern signifikante Änderungen im Antioxidantien- und Pigmentgehalt im Vergleich zu den Kontrollbäumen. Wirkt Trockenstress länger auf die Bäume ein, kommt es in den Fichten zu Änderungen im antioxidativen Schutzsystem. Die Nadeln der Kanaren Kiefern hingegen zeigten auch bei länger andauerndem Trockenstress keine Änderungen im Antioxidantiengehalt. Durch den kombinierten Einfluss von Trocken- und massivem Temperaturstress wurden in den Fichtennadeln vermehrt Antioxidantien gebildet und der Chlorophyllgehalt vermindert. Im Vergleich zur Fichte wurde das antioxidative System der Pinus canariensis hingegen nicht so stark beeinträchtigt. Auch nach der Wiederbefeuchtung konnte sich das antioxidative Schutzsysteme von Pinus canariensis im Gegensatz zu dem von Picea abies gut regenerieren. Diese verbesserte Anpassungsfähigkeit von Pinus canariensis kann auf die natürlichen Standortsbedingungen der Bäume (Vorkommen in mediterranen Gebieten) zurückgeführt werden.

eng: The response of antioxidative defence systems in flag leaf and root tissues of wheat to combinations of ozone and drought stress was investigated. Sensitive (Triticum aestivum Desf. cv. Nandu) and resistant (Triticum durum L. cv. Extradur) cultivars of wheat were grown in open-top chambers under two ozone (ambient; ambient plus 50 ppb) and two water regimes (well-watered and 40 % of soil water capacity). Concentrations of antioxidants ascorbate, glutathione, and tocopherol as well as the contents of chloroplast pigments were determined to evaluate the capacity of radical scavenging systems. Additionally leaf water potential, stomatal conductance and chlorophyll fluorescence were measured. Leaf water potentials of the resistant cultivar were significantly lower than that of the sensitive cultivar grown under the same imposed drought exposure. Drought decreased total ascorbate and total chlorophyll concentrations, increased the protective carotenoids and the de-epoxidation state of the xanthophyll cycle as well as total glutathione and tocopherol concentrations. Drought stress combined with ozone exposure did not further affect the antioxidative system. In wheat roots drought caused an increase in a-tocopherol and glutathione concentrations and dehydroascorbate reductase activity in both wheat cultivars (based on root protein). Higher glutathione reductase activity was only found in roots of cv. Extradur and activities of superoxiddismutase and ascorbate peroxidase remained unaffected by limited water availability. Ozone, as a single factor, did not cause changes in the antioxidative system of roots, but reduced the drought-induced increase in tocopherol and glutathione in cv. Extradur. Results of the present experiments demonstrated antioxidant stress responses in wheat roots raising questions about their role in whole plant resistance and resource utilization.