Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Wenn Pflanzen Stress haben

02.05.2002


Wichtige Nachricht für Pflanzenzüchter: Wissenschaftler der Universität Leipzig haben ein neues, Zeit und Kosten sparendes Verfahren zur Ermittlung von Stressfaktoren wie UV-Strahlung, Ozon und Herbizidbelastung bei Kulturpflanzen entwickelt.

Die Biotechnologie ist aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Neben vielen Einsatzmöglichkeiten, wie z.B. in der Medizin, wird sie auch in der Pflanzenzüchtung eingesetzt. Im Vordergrund der Bestrebungen steht hier die Erzeugung von Pflanzen mit definierten Eigenschaften. So bemühen sich die Züchter z.B. darum, Bananen mit einer besonders langen Haltbarkeit oder Früchte mit einem hohen Vitamingehalt zu erzeugen. Mit Hilfe der pflanzlichen Biotechnologie ist man heute in der Lage, auf sehr zeitsparende Weise identische Pflanzen herzustellen. Hat man eine Pflanze gefunden, die sich durch die gewünschten Merkmale auszeichnet, ist man in der Lage, mit Hilfe des Klonens beliebig viele Pflanzen mit denselben Eigenschaften zu erzeugen. Neben den gewünschten Charakteristika kann aber nicht ausgeschlossen werden, dass auch unerwünschte und für die Pflanze mitunter schädliche Merkmale mitgezüchtet wurden. Wichtig für die Pflanzenzüchter ist der Widerstand der Kulturpflanzen gegen bestimmte Stressfaktoren wie UV-Strahlung, Herbizidbelastung und Ozon. Letzterer Faktor hat in jüngster Zeit erheblich an Bedeutung gewonnen. So können sich lokale Ozonlöcher, wie sie z.B. vor zwei Jahren in Thüringen auftraten, verheerend auf die Fichtenbestände oder Nutzpflanzen dieses Gebiets auswirken. Wichtig ist hier also die Züchtung von Varietäten, die weitestgehend resistent gegen diese erhöhten Ozonkonzentrationen sind.

Ob Pflanzen gegen einen Schadstoff besonders empfindlich sind, muss durch Screening-Untersuchungen getestet werden. Das traditionelle Screening, d.h. das Durchmustern der Pflanzen auf ein bestimmtes Merkmal, erfolgt über mehrere Stufen: Anlegen von Versuchspflanzungen, Belasten der Pflanzen mit dem Schadstoff, das Ernten der Pflanzen nach einem bestimmten Zeitraum und die Auswertung, bei der Größe, Gewicht und Aussehen der Pflanzen ermittelt werden. Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten, sind mindestens 10 Pflanzen erforderlich. Die Testpflanzen müssen außerdem noch mit Pflanzen verglichen werden, die ohne den Schadstoff, aber unter ansonsten gleichen Bedingungen aufgewachsen sind. Dieser Vorgang ist insgesamt sehr zeit- und personalaufwändig und deshalb auch kostenintensiv.

Um diese Nachteile zu reduzieren, hat Professor Dr. Christian Wilhelm vom Institut für Allgemeine Botanik der Universität Leipzig gemeinsam mit Dr. Matthias Gilbert ein neues Screening-Verfahren entwickelt, das es erlaubt, den Einfluss der drei Stressfaktoren auf die Pflanze zu untersuchen. Wichtig ist dabei, dass genau angegeben werden kann, welcher der drei genannten Stressfaktoren in welchem Umfang auf die Pflanze gewirkt hat. Es ist also eine "Differentialdiagnose" zu stellen. Die beiden Leipziger Forscher nutzen dabei den Vorgang der Thermolumineszenz aus. Voraussetzung für dieses Verfahren ist die Fähigkeit bestimmter Pigmente, wie sie in unserer Haut und bei Pflanzen vorkommen, Licht verschiedener Wellenlängen zu absorbieren.

Als lichtabsorbierendes Pigment der Pflanze dient das Chlorophyll. Mit dessen Hilfe wandeln die Pflanzen bei der Photosynthese das Kohlendioxid der Luft in Sauerstoff unter Erzeugung der für sie lebenswichtigen Energie um. Bei dem neuen Verfahren werden nun unter Laborbedingungen Blätter - in diesem Fall von Tomaten und Gerste - normalem Tageslicht ausgesetzt und gleichzeitig auf 0 bis 3 °C heruntergekühlt. Das Licht wird unter diesen Bedingungen zwar vom Chlorophyll aufgenommen, aber die Photosynthese läuft stark verlangsamt ab. Danach erfolgt unter Ausschluss von Licht das Erhitzen der Blätter auf 70 bis 80 °C. Das aufgenommene Licht wird dabei in bestimmten Wellenlängen wieder abgegeben. Dieser als Thermolumineszenz bezeichnete Vorgang kann mit speziellen Geräten gemessen werden. Es entstehen so genannte Glühkurven. Die Leipziger Forscher konnten nachweisen, dass sich die Glühkurven für Ozon, UV-Licht und Herbizidbelastung stark unterschieden, sodass eindeutig festzustellen war, welcher Stressfaktor auf die Pflanze gewirkt hat.

Wichtige Nutzungsmöglichkeiten ergeben sich mit dieser neuen Untersuchungsmethode. So wird den Pflanzenzüchtern in Kürze ein Gerät zur Verfügung gestellt werden können, mit dessen Hilfe der Einfluss z.B. von UV-Licht auf die spätere Entwicklung der Pflanzen schnell und sicher bestimmt werden kann. So lässt sich u.a. die Wirkung des UV-Lichts auf die Fruchtbarkeit neu gezüchteter Obstgehölze ermitteln. Ein weiterer Vorteil des Verfahren ist, dass die Untersuchungen mit sehr wenig Pflanzenmaterial - es wird etwa 1 cm2 Blattfläche benötigt - und mit wenig Personal durchgeführt werden können. Als weitere Einsatzmöglichkeiten ist die Überprüfung des Einflusses von Schadstoffen auf Ökosysteme, wie z.B. den Wald, zu nennen.

Das Projekt, das in Zusammenarbeit mit dem Institut für Strahlenforschung in Neuherberg bei München, der Humboldt-Universität zu Berlin und der Leipziger Firma Fischer Analysen durchgeführt wird, wird vom Bundesministerium für Forschung mit rund 550 000 Euro gefördert. Die Forschungen laufen noch bis Mitte 2003.


Weitere Informationen: Prof. Dr. Christian Wilhelm
Telefon: 0341 97 36874
E-Mail: cwilhelm@uni-leipzig.de

Volker Schulte | idw

Weitere Berichte zu: Herbizidbelastung Ozon Pflanze Schadstoff Stressfaktor UV-Licht

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht 'Fix Me Another Marguerite!'
23.06.2017 | Universität Regensburg

nachricht Schimpansen belohnen Gefälligkeiten
23.06.2017 | Max-Planck-Institut für Mathematik in den Naturwissenschaften (MPIMIS)

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Can we see monkeys from space? Emerging technologies to map biodiversity

An international team of scientists has proposed a new multi-disciplinary approach in which an array of new technologies will allow us to map biodiversity and the risks that wildlife is facing at the scale of whole landscapes. The findings are published in Nature Ecology and Evolution. This international research is led by the Kunming Institute of Zoology from China, University of East Anglia, University of Leicester and the Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research.

Using a combination of satellite and ground data, the team proposes that it is now possible to map biodiversity with an accuracy that has not been previously...

Im Focus: Klima-Satellit: Mit robuster Lasertechnik Methan auf der Spur

Hitzewellen in der Arktis, längere Vegetationsperioden in Europa, schwere Überschwemmungen in Westafrika – mit Hilfe des deutsch-französischen Satelliten MERLIN wollen Wissenschaftler ab 2021 die Emissionen des Treibhausgases Methan auf der Erde erforschen. Möglich macht das ein neues robustes Lasersystem des Fraunhofer-Instituts für Lasertechnologie ILT in Aachen, das eine bisher unerreichte Messgenauigkeit erzielt.

Methan entsteht unter anderem bei Fäulnisprozessen. Es ist 25-mal wirksamer als das klimaschädliche Kohlendioxid, kommt in der Erdatmosphäre aber lange nicht...

Im Focus: Climate satellite: Tracking methane with robust laser technology

Heatwaves in the Arctic, longer periods of vegetation in Europe, severe floods in West Africa – starting in 2021, scientists want to explore the emissions of the greenhouse gas methane with the German-French satellite MERLIN. This is made possible by a new robust laser system of the Fraunhofer Institute for Laser Technology ILT in Aachen, which achieves unprecedented measurement accuracy.

Methane is primarily the result of the decomposition of organic matter. The gas has a 25 times greater warming potential than carbon dioxide, but is not as...

Im Focus: How protons move through a fuel cell

Hydrogen is regarded as the energy source of the future: It is produced with solar power and can be used to generate heat and electricity in fuel cells. Empa researchers have now succeeded in decoding the movement of hydrogen ions in crystals – a key step towards more efficient energy conversion in the hydrogen industry of tomorrow.

As charge carriers, electrons and ions play the leading role in electrochemical energy storage devices and converters such as batteries and fuel cells. Proton...

Im Focus: Die Schweiz in Pole-Position in der neuen ESA-Mission

Die Europäische Weltraumagentur ESA gab heute grünes Licht für die industrielle Produktion von PLATO, der grössten europäischen wissenschaftlichen Mission zu Exoplaneten. Partner dieser Mission sind die Universitäten Bern und Genf.

Die Europäische Weltraumagentur ESA lanciert heute PLATO (PLAnetary Transits and Oscillation of stars), die grösste europäische wissenschaftliche Mission zur...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von Batterieforschung bis Optoelektronik

23.06.2017 | Veranstaltungen

10. HDT-Tagung: Elektrische Antriebstechnologie für Hybrid- und Elektrofahrzeuge

22.06.2017 | Veranstaltungen

„Fit für die Industrie 4.0“ – Tagung von Hochschule Darmstadt und Schader-Stiftung am 27. Juni

22.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Radioaktive Elemente in Cassiopeia A liefern Hinweise auf Neutrinos als Ursache der Supernova-Explosion

23.06.2017 | Physik Astronomie

Dünenökosysteme modellieren

23.06.2017 | Ökologie Umwelt- Naturschutz

Makro-Mikrowelle macht Leichtbau für Luft- und Raumfahrt effizienter

23.06.2017 | Materialwissenschaften