Das Projekt "Untersuchungen zu Veränderungen in der Zusammensetzung und der Flußrate des Xylemsaftes eines Pappelklons (Populus tremula x alba L.) in Abhängigkeit von exogenen Faktoren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Albrecht-von-Haller-Institut für Pflanzenwissenschaften durchgeführt. Wir wollen in diesem Forschungsvorhaben einen Beitrag zur Bilanzierung der Nährstoffflüsse im Apoplasten von Pappeln (Populus tremula x alba) leisten. Dazu werden umfangreiche Analysen des Xylemexsudates entlang der Architektur (abschlies- send), Messungen der Flußrate des Xylemsaftes, Bestimmungen der Aufnahmeraten von Anionen und Kationen (z.T. unter Einsatz stabiler Isotope für Ca, Mg, N), eine qualitative und quantitative Analyse der im Xylem vorliegenden Proteine und die Ermittlung des Gaswechsels vorgenommen. Der Eindruck verschiedener physiologisch relevanter Außenfaktoren wird berücksichtigt, wobei Schwerpunkte die Variation der N-Versorgung (auch Erholung vom Mangel), des pH-Wertes und der HCO3--Konzentration sein werden. Dazu bestehen Verabredungen, Planungen mit der AG Sauter/Kiel (gleiches Objekt, Vermessen der Xylemgefäße), mit der AG Zimmermann/Würzburg (Xylemdrucksonde, NMR-Messungen) und bereits laufende gemeinsame Experimente mit der AG Schurr/ Heidelberg (entlang der Architektur). Die Modellierung (Prüfung SID-Konzept) wird Dr. Gerendas/AG Sattelmacher vornehmen und der Einsatz stabiler Isotope wird in Zusammenarbeit mit Dr. Kuhn/AG Schroeder/Jülich erfolgen.
Das Projekt "Untersuchungen zur Aufnahme von basischen Kationen (Kalzium, Magnesium, Kalium) durch Waldbäume und zur Reaktion von Waldbäumen auf Kationenmangel" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau Großbeeren e.V. durchgeführt. Obwohl die Aufnahme und Versorgung von Bäumen mit basischen Kationen aus Sicht der allgemeinen Waldernährung von besonderem Interesse ist, gibt es in diesem Bereich nur sehr wenig detaillierte Untersuchungen. Das gemeinsame Antragspaket der Arbeitsgruppe George (Inst. f. Pflanzenernährung, Universität Hohenheim) und Matzner (Lehrstuhl f. Bodenökologie, Univ. Bayreuth) soll nähere Erkenntnisse über die Lokalisation und die Mechanismen der Nährstoffaufnahme durch Baumwurzeln erarbeiten und gleichzeitig die physiologische Reaktion der Bäume auf Mangel an basischen Kationen testen. Dies stellt die Fortsetzung und den Abschluß der Untersuchungen dar, die im Rahmen eines vorangegangenen DFG-Projektes (1998-1999; Teilprojekte Ge 920/2-1 und Ma 1089/5-1) begonnen wurden. Im Mittelpunkt steht dabei die Erfassung der Veränderungen der Bodenlösungschemie mit Mikro-Saugkerzen in situ, die eine nahezu punktförmige Beprobung erlauben. Die gewonnene Bodenlösung ( 100 Mikro l) wird mit Hilfe der Kapillarelektrophorese analysiert. Ferner wird die Bodenfestphase auf Veränderungen im Mineralbestand und der austauschbaren Kationen untersucht. In Gefäßversuchen unter kontrollierten Bedingungen sollen sowohl der Einfluß von Kationenverfügbarkeit und Stickstoffangebot als auch die Bedeutung von Mykorrhizapilzen für die Nährstoffaufnahme (vor allem der Kationen Ca, Mg und K) untersucht werden. Besonderes Augenmerk wird auf das Wurzelwachstum bei unterschiedlichem Kationenangebot, die Exsudatabgabe durch Wurzeln und das Außenmyzel von Mykorrhiza und die Bedeutung der Exsudate für die Mobilisierung und Aufnahme basischer Kationen aus dem Rhizosphärenboden gelegt.
Das Projekt "Unterschiedliche Cadmiumaufnahme von Kulturpflanzen - Wurzelphysiologische und rhizosphärenchemische Ursachen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Pflanzenernährung und Ertragsphysiologie durchgeführt. Pflanzen nehmen unterschiedlich große Mengen Cadmium (Cd) wie auch andere Schwermetalle aus Böden auf. Bei gleichem Cd-Gehalt des Bodens reicht die Spanne im Spross z. B. von 1 mg kg -1 bis 34 mg kg -1. Es ist zwar bekannt, dass Pflanzen sich gegen hohe Cd-Gehalte im Zellinnern durch bspw. chelatisierende Peptide schützen können, jedoch ist weitgehend unklar, wie die Pflanzen die Cd-Aufnahme beeinflussen. Die Hypothesen dieses Antrages sind, dass neben der Größe des Wurzelsystems die Aufnahmekinetik sowie Wurzelausscheidungen (Cd-lösend bzw. Cd-komplexierend) die Cd-Aufnahme beeinflussen. Es werden Mais, Sonnenblume, Öllein und Spinat in einem Cd-kontaminierten Boden angezogen und die Cd-Aufnahme bzw. der Cd-Influx mit der jeweiligen Cd-Aufnahmekinetik (bereits in Nährlösung ermittelt) in Verbindung gesetzt. Wurzelexsudate, von Pflanzen, die in Nährlösung bei unterschiedlicher Cd-Konzentration angezogen wurden, werden auf ihre chemische Zusammensetzung mittels HPLC, MS, 2D-Gelelektrophorese und Affinitätschromatographie untersucht. Die Wirkung der Wurzel bzw. ihrer Exsudate auf das Cd-Verhalten im Boden wird mit einer Cd-Fraktionierung des Rhizosphärenbodens und einer Cd-Speziierung in der Bodenlösung untersucht. Mechanistische Modellrechnungen sollen die einzelnen Teile zusammenführen.
Das Projekt "Bedeutung des Apoplasten für Aluminium-Toxizität und Aluminium-Resistenz höherer Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Pflanzenernährung durchgeführt. Über die physiologischen Ursache von Aluminium-Toxizität und Al-Resistenz bestehen nach wie vor große Unklarheiten. Im ersten und zweiten Förderungsabschnitt wurden klare Hinweise darauf erarbeitet, daß die für die Wirkung von Al und die genotypische Resistenz der Wurzel gegenüber Al die distale Zone der transition zone (DTZ) des Wurzelapex entscheidend ist, und der Pektingehalt und der Pektinmethylierungsgrad wesentliche die Al-Aufnahme und -Wirkung beeinflussende Eigenschaften des Apo- plasten des Wurzelapex sind. Als zentrales Ziel der Forschungsarbeiten im beantragten Förderungszeitraum sollen die erarbeiteten Hinweise weitern untermauert und kausal geklärt werden. Der Schwerpunkt soll auf der Charakterisierung der besonderen Al-Empfindlichkeit der DTZ und der genotypischen Unterschiede in Al-Resistenz durch Quantifizierung von Gehalten und Exsudation von organischen Komplexoren für Al und der Signalleitung an die EZ (Zusammenarbeit mit AG Felle, Gießen), der Mikrolokalisation von Al im Wurzelapex (Zusammenarbeit mit AG Schröder, Jülich und AG Lehmann/Stelzer, Hannover) und der Charakterisierung der Leitfähigkeit für organische Säureanionen der Plasmamembran äußerer apikaler Wurzelcortexzellen (Zusammenarbeit mit AG Hedrich, Würzburg) liegen. Der Einfluß von Al auf die Porosität des Wurzelapoplasten mit CLSM soll in Kooperation mit AG Matsumoto, Kurashiki, Japan , erfolgen. Die Charaktersierung der Al-Wirkungen auf von für das Wurzelstreckungswachstum bedeutenden Enzymen konzentrieren sich auf PME und Peroxidase im Zusammenhang mit dem Ascorbathaushalt. Die Einbeziehung in die Untersuchungen der bisher nur schlecht verstandenen Phänomene der B- und Si- induzierten erhöhten Al-Resistenz (Zusammenar- beit mit der Arbeitsgruppe Goldbach, Bonn) soll zu einem weitergehenden vertieften Verständnis der Bedeutung des Apoplasten für Al-Toxizität und Al-Resistenz beitragen, da beide Mineralstoffe Struktur und Funktion des Apoplasten wesentlich beeinflussen.