Das Projekt "Anpassung des symplastischen Transports an das wechselnde Milieu des Apoplasten und seine Wirkung auf die Einstellung dieses Milieus" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Geographisches Institut, Schwerpunkt Geoökologie, Regionale Umweltanalyse und -planung durchgeführt. Die ersten drei Jahre des Projektes standen im Dienste zweier Aufgaben, die erheblich schwieriger waren, als anfangs gedacht: 1. Entwicklung von Verfahren zur Excised-Patch und Whole-Cell Präparation von Xylemkontaktzellen des Mais. Hinzu kam der Nachweis, daß die LBS Zellen in Venen 3. Ordnung in direktem Kontakt mit den Xylemelementen tatsächlich der Ort des Aus- tausches zwischen Symplast und Apoplast sind.Nachdem diese Fragen nun gelöst sind, gilt das Interesse im letzten Förderungsabschnitt der physiologischen Rolle des Transportes zwischen Symplast und Apoplast. Bereits vorliegende Ergebnisse zeigen dabei die Richtung an. 1. Die gemessene pH-Abhängigkeit des dominanten K+-Kanals im whole-cell Präparat der Xylemkontaktzellen (die dem der Mesophyllzellen entgegengesetzt ist) scheint der Funktion des Kanals für den Ladungsausgleich in Cotransportregionen (z.B. für die Aufnahme von NO3 oder Cl) aus dem Xylem angepaßt zu sein. 2. Die Fähigkeit des Inward K+-Kanals, bei K+Mangel Na+ durchzulassen, ist sicher wichtig für den Einfluß von K+ Mangel bei Salzstress...Gegen Ende der Förderungsperiode sollte genug Datenmaterial vorliegen, daß die zu Anfang des Projektes begonnene, aber aufgrund des Datenmangels eingefrorene Modellierung der Flußbilanzen wieder aufgegriffen wird, indem das bereits bestehende Computerprogramm für 2 Teilapoplasten erweitert wird. Hierfür ist neben der Kenntnis der Plasmalemmatransporter (dieser Antrag) sowie der Zu- und Abfuhr durch Xylem und Phloem (Anträge Schurr, Zimmermann, Heldt) auch die Kenntnis der Driving forces für die Flüsse und der Pufferkapazitäten in den Apoplasten notwendig. Pufferkapazitäten und fluorometrisch gemessene Ionenkonzentrationen werden aus der Zusammenarbeit vor Ort mit der Arbeitsgruppe Sattelmacher bekannt sein. Die Bestimmung der Membranspannungen, der osmotischen Gradienten und auch der mit Mikroelektroden gemessenen Ionenkonzentrationen ist aus diesem Antrag ausgeklammert worden und soll in einem gemeinsamen Projekt mit der Arbeitsgruppe Zimmermann (Würzburg) gewonnen werden (s. Antrag Zimmermann, Hansen, Sattelmacher).
Das Projekt "Regulation des Gaswechsels durch schnelle Wurzelsignale bei Mais" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Department für Biologie, Zentrum Holzwirtschaft, Ordinariat für Holzbiologie und Institut für Holztechnologie und Holzbiologie des Johann Heinrich von Thünen-Institut, Bundesforschungsinstitut für Ländliche Räume, Wald und Fischerei durchgeführt. In der ersten Projektphase konnte ausgeschlossen werden, daß die Stomataregulation bei Wiederbewässerung trockengestreßter Maispflanzen primär durch chemische Signale verursacht wird. Durch selektive Kompensation des hydraulischen und des elektrischen Signals wurde gezeigt, daß vermutlich das elektrische Signal den Anstieg der Gaswechselparameter nach der Wiederbewässerung initiiert. Die weiteren Untersuchungen haben zum Ziel, die noch offenen Fragen in der Regulation der Stomata durch nicht-chemische Signale mit ergänzenden Methoden zu klären. Dazu soll die Reaktion auf Wiederbewässerung sowohl im Phloem und im Xylem untersucht werden. Ferner soll mit Hilfe des THz-Imaging die Geschwindigkeit des aufsteigenden Wassers in der Pflanze ermittelt werden. Die Analyse der Blattproben auf Abscisinsäuregehalte werden auf Einladung von Prof.Dr. D. Hanke von Frau C. Koziolek in dessen Labor erfolgen.
Das Projekt "Untersuchungen zum Mechanismus des Xylemferntransportes und der Ionenverteilung in Blättern von Vicia faba L." wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V., Institut für Primärproduktion und Mikrobielle Ökologie durchgeführt. Zielsetzung: Xylem- und Phloemtransport und Verteilung verschiedener Pflanzennährelemente in Blättern, insbesondere unter Streßbedingungen.
Das Projekt "Mechanismen der Salztoleranz von Leptochloa fusca (Kallargras), einem hoch salztoeranten Futtergras" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Botanik und Pharmazeutische Biologie mit Botanischem Garten, Lehrstuhl für Botanik I durchgeführt. Kallargras, Leptochloa fusca, ist ein hoch salztolerantes Gras, das ua in Pakistan beheimatet ist. Seine Potenz zum Anbau auf salzbelasteten Boeden mit der Folge einer Bodenverbesserung und der Moeglichkeit, Viehfutter zu gewinnen, ist anerkannt. Versuche hierzu sind in Pakistan bereits im Gange. In einer Zusammenarbeit mit Kollegen vom Nuclear Institute for Agriculture and Biology in Faisalabad sollen eigene Erfahrungen in der Untersuchung zur Salztoleranz auf diese aussichtsreiche Pflanze angewendet werden. Im einzelnen sind geplant: 1) Messung der Kaliumbilanz und der Verteilung von Kalium und Natrium in der Pflanze. 2) Zusammensetzung des Xylensaftes in Abhaengigkeit von Bodensalinitaet und -alkalinitaet. 3) Zusammensetzung des Phloemsaftes. 4) Modellierung der Ionenfluesse innerhalb der ganzen Pflanze von Leptochloa. 5) Versuch, die interzellulaere Kompertimentierung von Kalium und Natrium zu messen. 6) Die pH-Abhaengigkeit der Ionenaufnahme. Das Vorhaben wird als Partnerschaftsprogramm von der Stiftung Volkswagenwerk gefoerdert.
Das Projekt "Mineralstoffhaushalt salztoleranter Pflanzen: Fluesse mineralischer Ionen in der ganzen Pflanze und ihre Bedeutung fuer die Salztoleranz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Würzburg, Institut für Botanik und Pharmazeutische Biologie mit Botanischem Garten, Lehrstuhl für Botanik I durchgeführt. Ziel der Untersuchungen war es, Fluesse von Mineralstoffionen im Xylem und im Phloem in der ganzen Pflanze und ihre Veraenderung unter Salzstress zu erfassen. Die Untersuchungen wurden an Lupinen, Ricinus und Gerste als Modellpflanzen durchgefuehrt. Im Zusammenhang mit den Ionenfluessen wurde bei Ricinus auch eine Wirkung von Salzstress auf den N-Stoffwechsel und die Nitratreduktion untersucht
Das Projekt "Charakterisierung des Wasserhaushalts und Nährstoffhaushalts von Buchen in Abhängigkeit von Klima und Bewirtschaftung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Forstbotanik und Baumphysiologie durchgeführt. Die Verfügbarkeit von Wasser, die zum einen durch klimatische Faktoren, zum anderen kleinräumig durch waldbauliche Maßnahmen modifiziert wird, ist ein entscheidender Faktor, der Wachstum und Vitalität und somit auch die geographische Verbreitung der Buche beeinflusst. Veränderungen des Wasserhaushalts der Vegetation wirken sich ebenfalls auf den Nährstoffhaushalt aus, so dass beide Prozesse gemeinsam betrachtet werden. Die Charakterisierung des Wasserhaushaltes in Abhängigkeit von Klima (mesoklimatischer Expositionsgradient) und Bewirtschaftung (Schirmhiebe)soll ausgehend von einem Einzelbaumansatz mittels Xylemflussmessungen, Messungen des Wasserpotenzials und Bestimmung der C-, O- und N-Isotopensignaturen an adulten und jungen Bäumen erfolgen und mit Hilfe von Modellrechnungen auf die Bestandesebene extrapoliert werden. Weiterhin sollen die Isotopensignaturen in Phloem, Blättern und Holz auf ihre Eignung als Werkzeuge zur Regionalisierung des Wasserhaushalts überprüft werden. Der Nährstoffstatus wird anhand der Messungen und Modellierung der Aufnahme des wachstumslimitierenden Nährelements N aus dem Boden für adulte und junge Buchen charakterisiert. Es wird erwartet, dass sich die Untersuchungsparameter auf den verschiedenen Standorten in Abhängigkeit von Klima und Bewirtschaftung verändern und somit Rückschlüsse auf die Reaktions- und Anpassungsfähigkeit des Wasser- und Nährstoffhaushalts von Buchenbeständen gezogen werden können. Für diese Analyse wird eine gemeinsame Betrachtung des Wasser- und Nährstoffhaushalts des Bodens (Anträge Hilfebrand und Papen) und des Wasser- und Strahlungshaushaltes der Atmosphäre (Antrag Mayer) durchgeführt.
Das Projekt "Physiologische und molekulare Regulation der N2-Fixierung bei Medicago truncatula" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Georg-August-Universität Göttingen, Department für Nutzpflanzenwissenschaften, Abteilung Pflanzenernährung und Ertragsphysiologie durchgeführt. Symbiontische N2-Fixierung von Leguminosen und Rhizobiumbakterien in spezifischen Organen der Pflanze (Wurzelknöllchen) stellt einen wirtschaftlich und ökologisch bedeutsamen Beitrag zur N-Ernährung von Leguminosen dar. Die Bedeutung von Leguminosen für die menschliche und tierische Ernährung wird auf nationaler und internationaler Ebene wachsen. Symbiontische N2-Fixierung ist für die Pflanze mit erheblichen Energieaufwendungen verbunden und kann im Gegenzug den überwiegenden Teil der N-Ernährung der Leguminose realisieren. Diese für die Pflanze enormen Stoffumsätze bestimmten wesentlich ihre Produktivität. Die N2-Fixierung ist über gut koordinierte längerfristige (Knöllchenansatz, Knöllchenseneszenz) und kurzfristige Mechanismen (Limitierung der Bildung organischer Säuren, N-Feedbackmechanismus) dem N-Bedarf der Sprosse der Leguminosen angepasst. Das vorliegende Projekt verfolgt das Ziel, einen Beitrag zu einem umfassenden physiologischen und molekularbiologischen Bild der Regulationsmechanismen der N2-Fixierung auf Ganzpflanzenebene zu erbringen, um Ansatzpunkte für eine verbesserte Effizienz dieses Vorgangs zu finden. Hierzu werden auf Basis umfangreicher experimenteller Erfahrung über die längerfristige Manipulation der Atmosphäre um die Wurzeln und/oder um die Sprosse einerseits und durch die Manipulation der Phloemzusammensetzung (N-Feedbackmechanismus) andererseits unterschiedliche 'Regulationszustände' der Knöllchen eingestellt. Diese Pflanzen werden dann einer vergleichenden Transkriptomanalyse auf der Basis von Genchips unterzogen. Identifizierte 'Schlüsselgene' der Knöllcheneffizienz sollen anschließend überexprimiert und die Reaktion der Symbiose verfolgt werden. Die Arbeiten sind an der Modellleguminose Medicago truncatula geplant.
Das Projekt "Mechanismen der Interaktion im System Pflanze-Schaderreger-Nutzorganismen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Büsgen-Institut, Abteilung Forstzoologie und Waldschutz durchgeführt. Untersuchungen zum Einfluss von minierenden Phytophagen mit unterschiedlicher Angriffsstrategie an unterschiedlich integrierten Pflanzenorganen des Wirtsbaumes (Phloem, Blatt) zeigten die Ausbildung von grundsaetzlich aehnlich passiven und aktiven Resistenzmechanismen. Sie beeinflussen in Abhaengigkeit von Standort, Umweltbedingungen, Pflanzenalter und betroffenem Organ den Stoffwechsel des Wirtsbaumes mit unterschiedlicher Intensitaet. Von den geplanten Untersuchungen wird eine weitgehende Aufklaerung der durch den Phytophagenbefall induzierten Resistenzmechanismen der Laerche erwartet. Besondere Beachtung erfahren Befunde hinsichtlich des Abwehrstoffwechsels als Ausdruck unterschiedlicher Abwehrstrategien und im Hinblick auf die resultierende Beeinflussung des Primaerstoffwechsels des Baumes. Durch Zusammenfuehrung der Untersuchungen an unterschiedlich integrierten Organen (Nadel, Phloem) auf gleiche Freilandversuchsflaechen und durch den 1994/95 zu erwartendem Kahlfrass durch die Laerchenminiermotte werden Aussagen zur Disposition bzw. Konditionierung von im Kronenraum stark befressenen Baeumen fuer den Befall durch Borkenkaefer moeglich. Schwerpunkte der strukturchemischen Untersuchungen liegen bei der Analytik von Mono-, Sesqui- und Triterpenen und deren Glycosiden sowie bei Flavonoiden und Phenolkoerpern.
Das Projekt "Entwicklung von Mikrosensoren zur impedanzspektroskopischen Untersuchung der Kambialaktivität von Fichte (Picea abies)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Waldwachstum, Abteilung Waldwachstum durchgeführt. Im beantragten Forschungsprojekt werden Mikrosensoren entwickelt, die geeignet sind, die Wachstumsaktivität in der Kambialregion lebender Bäume auf dem Niveau wenige Zellen umfassender Gewebeverbände direkt, zeitnah und zerstörungsarm zu erfassen. Das Sensorkonzept basiert auf Methoden der Impedanzspektroskopie, einem in der Biologie etablierten Analyseverfahren, mit dem der frequenzabhängige komplexe Wechselstromwiderstand des Gewebes bestimmt wird. Die charakteristischen elektrischen Parameter gehen in die Modellierung eines Ersatzschaltbildes en, womit sich der aktuelle Zustand des Gewebes mit seinen resistiven und kapazitiven Eigenschaften darstellen und beschreiben lässt. Die Elektroden werden so dimensioniert, dass die aktive Kambialregion (Kambium mit lebendem Phloem und Xylem) möglichst exakt erfasst wird und charakteristische, gewebespezifische Zeitkonstanten bestimmt werden können. Damit können die Zellteilungs- und Ausdifferenzierungsvorgänge während der Wachstumsphase kontinuierlich und zeitlich hochaufgelöst beobachtet werden. Die Entwicklung dieser Messmethodik ist die Grundlage für die später angestrebte Anwendung im Umweltmonitoring und wird die Kenntnisse über die Steuerung der Wuchsreaktionen von Waldbäumen auf Umwelteinflüsse deutlich erweitern.
Das Projekt "Auswirkungen der Struktur und des Wasserstatus von Leitgewebe der gemeinen Fichte auf die primaere Anziehung von Borkenkaefern (Coleoptera: Scolytidae)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität für Bodenkultur Wien, Institut für Forstentomologie, Forstpathologie und Forstschutz durchgeführt. The following hypothesis is investigated: The release of behaviourly relevant monoterpene-patterns through the intact bark of the stem takes place episodically, and depends on structural, physiological and chemical traits of bark tissues and on microclimatic conditions as well. Special attention is paid: the anatomy, resin duct system, water state, monoterpene content, and temperature, of the phloem, in their topographical and temporal variability within a tree and in their variance due to individual differences. Insects in consideration are Ips typographus and Pityogenes chalcographus.
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