Das Projekt "Untersuchung der Thylakoidmembran (P-700 und Cytochrom F), der PEP-Carboxylase und der Phytohormone Abscisinsäure und Indol-3-Essigsäure bei Fichten in Open-Top-Kammern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Mainz, Institut für Allgemeine Botanik durchgeführt. Haeufig gehen den sichtbaren Schaedigungssymptomen wie Nadelvergilbung und/oder Nadelverlust bereits Veraenderungen in den Nadeln auf zellulaerer oder biochemisch-physiologischer Ebene voraus. Ziel des Forschungsprojektes war es daher, ueber den Gehalt der Redoxkomponenten P-700 und Cytochrom f Aufschluss ueber Schaeden im Bereich der Photosynthesemembranen zu erhalten und durch den Nachweis einer Steigerung bestimmter Enzymaktivitaeten (PEP-Carboxylase) Rueckschluesse auf umweltbedingte Stresssymptome zu ziehen. Um Veraenderungen unter verschiedenen Umweltbedingungen erfassen zu koennen, wurden je vier symptomfreie Fichten in Open-Top-Kammern mit gereinigter Luft und Umgebungsluft und vier im Freiland stehende Kontrollbaeume miteinander verglichen. Durch Bestimmung des Chlorophyllgehaltes, der Redoxkomponenten P-700 und Cytochrom f, der Enzymaktivitaet der Phosphoenolpyruvat-Carboxylase sowie des Gehaltes an loeslichen Proteinen sollten frueh auftretende stoffwechselpysiologische Veraenderungen erfasst werden. In den Untersuchungen konnten zwei Effekte nachgewiesen werden: 1. Unterschiede, die durch verschiedene Schadbelastungen auftreten; 2. Unterschiede, die durch verschiedene Lichtintensitaeten bedingt sind. Die Verringerung der P-700- und Cytochrom f-Konzentrationen in den zweijaehrigen Nadeln der Kammerfichten in Umgebungsluft verglichen mit den Kammerfichten in Reinluft lassen sich durch erhoehte Schadstoffeintraege erklaeren. Die erhoehten Cytochrom f-Konzentrationen und das geringere P-700/Cytochrom f-Verhaeltnis der Freilandbaeume verglichen mit den in Umgebungsluft stehenden Kammerbaeumen sind auf das in den Kammern reduzierte Lichtangebot zurueckzufuehren. Auf enzymatischer Ebene zeigte die PEPC-Aktivitaet der Kammervarianten je nach Nadelalter ein unterschiedliches Verhalten: bei den einjaehrigen Nadeln, d.h. den Nadeln, die erst kurze Zeit der Schadgasbelastung ausgesetzt waren, fanden sich keine eindeutigen Unterschiede in Abhaengigkeit von der Schadgasbelastung. Dagegen besassen die zweijaehrigen Nadeln der Kammerbaeume in schadgasreicher Umgebungsluft deutlich hoehere PEPC-Aktivitaeten als die Kammerbaeume in Reinluft. Das Enzym PEPC wird somit erst bei laenger andauernder Schadstoffeinwirkung auf die Nadeln beeinflusst. Wahrscheinlich kommt es erst bei laengerer Schadgasbelastung zu einer Veraenderung im Stoffwechsel, welche eine Erhoehung der PEPC-Aktivitaet zur Folge hat. Ein Vergleich der Kammerbaeume in Umgebungsluft mit den Freilandfichten zeigte hoehere PEPC-Aktivitaeten bei den Freilandfichten. Da fuer das Enzym PEPC erhoehte Aktivitaeten bei gesteigerter Lichtintensitaet gefunden wurden, ist die unterschiedliche Lichtintensitaet zwischen Kammerbaeumen und Freilandfichten als Ursache fuer den beobachteten Kammereffekt bei der PEPC-Aktivitaet in Erwaegung zu ziehen. Dies wuerde auch mit den erniedrigten P-700/Cyt f-Verhaeltnissen bei den Freilandfichten gegenueber den Kammerbaeumen in Umgebungsluft in Einklang stehen.
Das Projekt "Der Einfluss von Umweltfaktoren auf den Hormonhaushalt von Nadelbaeumen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Botanik, Botanischer Garten durchgeführt. Der Einfluss von Umweltfaktoren auf den Hormonhaushalt von Nadelbaeumen: Bei der Reaktion von Pflanzen auf Umweltfaktoren spielt das Phytohormonsystem die entscheidende Rolle. Wir untersuchen Aenderungen im Hormonhaushalt von Nadelbaeumen unter dem Einfluss von Stressfaktoren (Wasserstress, Kaelte, Ozon, Schwefeldioxid, biotische Erreger) und wollen Zusammenhaenge zwischen diesen Aenderungen und den sich entwickelnden Symptomen nachweisen. Dabei muessen zunaechst fuer jeden Hormontyp die Grundprinzipien der Gehaltsaenderungen erarbeitet werden, die von der Jahreszeit, dem Nadelalter, dem Standort und der Exposition abhaengen. Dies ist fuer die Hormone Ethylen, Abscisinsaeure und Indol-3-Essigsaeure bereits geschehen, die Hormongruppen der Gibberelline und Cytokinine werden zur Zeit bearbeitet. Von der Walderkrankung betroffene Fichten und Tannen weisen starke Stoerungen ihres Hormonhaushaltes auf, waehrend Fichten, die am Standort in oben offenen Kammern mit Reinluft begast wurden, keine behandlungsspezifischen Hormongehaltsaenderungen zeigten. Es konnte zudem nachgewiesen werden, dass Walderkrankung und Schwefelbelastung verschiedene Dinge sind.
Das Projekt "Hormongehaltsänderungen in Nadelbäumen unter Immissionsbelastung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Fakultät II Biologie, Institut für Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Ergebnisse: Die Waldschadensforschung der letzten Jahre laesst erkennen, dass Erkrankung haeufig nicht nur eine bestimmte Immissionsart verantwortlich ist, sondern vielmehr verstaerkt mit synergistischen Wirkungen mehrerer Schadstoffe gerechnet werden muss, die gemeinsam eine hohe Wirksamkeit entfalten. Solche Schadfaktoren (einzeln oder in Kombination) als Ausloeser von Waldschaeden fuehren zu einer Veraenderung der Physiologie der Baeume. Als vorrangiges Ziel des Forschungsprojektes war die Frage zu klaeren, inwieweit Fernimmissionen (SO2. NO2, O3) gegenueber Reinluft die Hormongehalte der Versuchspflanzen beeinflussen koennen. Als Versuchsmaterial dienten Nadelproben von Fichten (Picea abies) am Standort 'Edelmannshof' und Tannen (Abies alba) am Standort 'Stoeckerkopf'. Die Wirkung verringerter Schadgaskonzentrationen wurde gezielt auf den Haushalt ausgewaehlter Phytohormone verfolgt: 1. Ethylen, gemessen wurden die biochemischen Vorstufen, 1-Aminocyclopropan-1-Carbonsaeure (ACC), N-Malonyl-ACC (MACC). 2. cis-Abscisinsaeure (AbA). 3. Indol-3-Essigsaeure (IAA). Aufgrund der nur ein Jahr umfassenden Untersuchungen liessen am Standort Edelmannshof starke individuelle Unterschiede zwischen den Versuchsfichten (kurzfristige Schwankungen, jahreszeitliche Schwankungen, Schwankungen im Wasserhaushalt) keine Entscheidung darueber zu, ob die Verringerung der Schadgaskonzentration langfristig positive Wirkungen auf den Hormonhaushalt ausuebt. Die Untersuchungsergebnisse zeigten, dass MACC kein akkumulierendes Stoffwechselendprodukt ist, das bereits eingetretene Belastungen aufsummiert, sondern dass sein Gehalt in Koniferennadeln einen charakteristischen Jahresverlauf aufweist. Die ACC-Gehalte machten dagegen kurzfristige Schwankungen durch, so dass eine Probeentnahme immer nur eine Momentaufnahme ergibt. Ein moeglicher 'Kammereffekt' bzw. ein Effekt der Reinigung der zugefuehrten Luft ueber Aktivkohlefilter liess sich aus dem bisherigen Material nicht ablesen. Die Gehalte der cis-Abscisinsaeure reagierten besonders empfindlich auf Veraenderungen des Wasserstatus. In Baeumen mit Waldschaeden konnten gegenueber gesunden Baeumen teilweise deutlich erhoehte c-AbA-Gehalte gefunden werden, die auf die unguenstigere Wasserbilanz geschaedigter Baeume zurueckzufuehren sind. Am Standort 'Stoeckerkopf' zeigten die Untersuchungen, dass die lAA-Gehalte in Nadeln auf Schwefelbelastung und auf neuartige Waldschaeden ausloesende Faktoren unterschiedlich reagieren. Ferner wurde eine Methode zur Bestimmung von IAA aus Tannen- und Fichtennadeln vorgestellt.
Das Projekt "Erfassung physiologischer Daten zur Beurteilung der Schadenswirkungen standortspezifischer organischer und anorganischer Luftbestandteile an Baeumen am Standort" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Vorgesehen ist die fortlaufende Erfassung einer Reihe physiologischer Daten, die akute Stress- bzw Schaedigungssituationen im Baum anzeigen. Gemessen wird im oberen Kronenbereich von unterschiedlich stark geschaedigten Baeumen der gleichen Art an einem Standort. Bestimmt werden die potentielle und die tatsaechliche Photosyntheseleistung, die Chlorophyllfluoreszenz, die Transpiration, das Wasserpotential, das osmotische Potential, der Gehalt bzw die Produktion der Stresshormone, Abscisinsaeure und Ethylen, die Akkumulation von Prolin und die Peroxidaseaktivitaet. Aufgrund der fortlaufenden und parallelen Erfassung dieser Stressindikatoren ist die Moeglichkeit einer umfassenden qualitativen und quantitativen Beurteilung von akuten Luftschadstoffwirkungen zu erwarten. Es werden zusaetzlich Aussagen ueber unterschiedliche Empfindlichkeiten der unterschiedlich geschaedigten Baeume ermoeglicht. Aufbauend auf bisherigen Ergebnissen sollen weiterfuehrende Untersuchungen zur Erfassung physiologischer Merkmale durchgefuehrt werden, die akute Stress- bzw. Schaedigungssituationen in Fichtennadeln anzeigen. Hierzu werden Gaswechsel und Chlorophyllfluoreszenz, das Wasser-, Turgor- und osmotische Potential sowie der Gehalt an Abscisinsaeure bestimmt. Bei Auftreten von Schadstoffspitzen werden Tagesgaenge dieser Parameter aufgenommen.
Das Projekt "Erfassung physiologischer Merkmale zur Beurteilung der Schadenswirkung standortspezifischer luftgetragener Schadstoffe an Fichten am Standort 'Postturm' bei Ratzeburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Institut für Allgemeine Botanik und Botanischer Garten durchgeführt. Ziel der Untersuchungen ist die Erfassung physiologischer Merkmale, die Stress- bzw Schaedigungssituationen der Fichten am Standort 'Postturm', Ratzeburg, zeigen. Es werden Tagesgaenge des Wasserhaushalts und des Abscisinsaeurehaushalts aufgenommen sowie besonders der CO2-Gaswechsel, die Photosynthesekapazitaet und die Chlorophyllfluoreszenz von Fichten, die auf Boeden unterschiedlichen Versauerungsgrades stocken, unter Beruecksichtigung von Trockenperioden und Perioden erhoehter Konzentrationen luftgetragener Schadstoffe untersucht. Besondere Beruecksichtigung findet dabei die Quantifizierung von CO2-Exhalationen aus dem Boden, aus dem Stamm- und Zweigbereich. Aufgrund der Ergebnisse werden Aussagen zur Abhaengigkeit des Schadbildes am Standort von der bodenchemischen Beschaffenheit und/oder von der direkten Wirkung der Schadstoffe auf die Nadeln erwartet.
Das Projekt "Struktur und Entwicklung von Moosprotonemazellen: Einfluss von Trockenstress" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Lehrstuhl für Zellenlehre durchgeführt. Untersuchung des Wachstums von Moosprotonemazellen (Zellulosesynthese, Rolle des Cytoskeletts, Zellpolaritaet, Golgiapparat, Exocytose); Einfluss von Trockenstress auf Wachstum und Differenzierung der Protonemazellen und auf die Zellwandpolysaccharide; Abscisinsaeure und Ca2+ als Signalsubstanzen: Stressantwort und Induktion von Trockentoleranz.
Das Projekt "Die Rolle der Polyamine als Modulatoren der Stressproteinsynthese bei Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Botanik durchgeführt. Die vermehrte Synthese spezifischer Proteine ('Stressproteine') ist bei allen Organismen eine wichtige zellulaere Reaktion auf die Einwirkung unterschiedlicher belastender Umwelteinfluesse. Die Funktion vieler Vertreter der verschiedenen Stressproteinklassen besteht v.a. darin, andere durch Stress geschaedigte Proteine in der Zelle entweder abzubauen oder zu reaktivieren und dadurch einer tiefgreifenden Stoerung grundlegender Stoffwechselprozesse entgegenzuwirken. Bei Pflanzen ist bekannt, dass bestimmte Phytohormone (v.a. Abscisinsaeure und Ethylen) an der Regulation der Stressproteinsynthese beteiligt sind. Neben den klassischen Phytohormonen ist heute auch die Bedeutung der Polyamine als wichtige pflanzliche Wachstumsregulatoren und biochemische Stressindikatoren unumstritten. Im vorliegenden Forschungsvorhaben soll untersucht werden, ob die Polyamine in das Ausmass der Stressproteinsynthese steuernd eingreifen und auf welcher Ebene im Gesamtprozess der Proteinbiosynthese eine Regulation ansetzen koennte. Da die vermehrte Bildung von Stressproteinen auch zur Induktion von Stresstoleranz beitragen kann, koennten kuenftig moeglicherweise die Toleranzeigenschaften von landwirtschaftlich relevanten Nutzpflanzen gegenueber verschiedenen Stressfaktoren durch Manipulation des Polyaminstoffwechsels verbessert werden.
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| Boden | 7 |
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