Ozoneffekte auf unterschiedlich tolerante Phaseolus vulgaris Varietäten - das Ascorbat-Glutathion-System und die apoplastische Stressantwort

Abstract

Ozon bewirkte bei Phaseolus-Pflanzen das verfrühte Auftreten von Seneszenzerscheinungen wie Vergilbung der Blätter, Turgeszenzverlustund schließlich Blattabwurf. Auf physiologischer Ebene war unter Ozoneinwirkung ein stärkerer Verlust an Photosynthesepigmenten zuerkennen. Phänotypisch traten charakteristische Ozonschäden in Form von stiplings (rötlichbraune tüpfelförmige Läsionen) auf. Diesensitive Varietät 'Oregon' zeigte dies deutlich früher als die tolerante Varietät 'Tenderette'. Das Ascorbat-Glutathion-System war im Rahmen der Abwehrreaktionen von Phaseolus bei Ozoneinwirkung aktiv. Ozon bewirkte eineZunahme an Mengen (Glutathion) bzw. Aktivitäten (Ascorbatreduktase, Glutathionreduktase, Peroxidase) der einzelnen Komponenten desSystems. Zudem zeigten sich Verschiebungen der Fraktion des reduzierten Ascorbats. Die Metaboliten Glutathion und Glucose-6-Phosphat bzw. die Aktivitäten von Dehydroascorbatreduktase und Glutathionreduktase zeigtenein charakteristisches Verlaufsmuster. Über einen definierten Zeitraum waren die Mengen der Metaboliten bzw. die Enzymaktivitätenkonstant (stabil). Nach dem Überschreiten einer Schwelle stellte sich im weiteren Verlauf ein neues ebenfalls stabiles Niveau ein. Ozonbewirkte bei Glucose-6-Phosphat eine Verlängerung des ersten Niveaus, d.h. eine Verzögerung der Schwellenüberschreitung und derNeuorientierung in einem neuen Niveau. Parallel dazu zeigten sich im Ascorbat-Glutathion-System stabile und plastische Komponenten, die in gegenseitiger Ergänzung zurAufrechterhaltung physiologischer Prozesse beitrugen. Labile Ereignisse, d.h. der Zusammenbruch des Systems unter Ozoneinwirkung warnur lokal zu beobachten und resultierte in den sog. stiplings. Die einzelnen Kompartimente waren mit unterschiedlichem Ausmaß am Ozongeschehen beteiligt. Auf den chloroplastischen Metabolismuszeigte Ozon (in Bezug auf die untersuchten Komponenten des Ascorbat-Glutathion-Systems) keinen Einfluss. Deutliche und vor allemunterschiedliche (Varietäten-abhängige) Reaktionen waren im Apoplasten zu verzeichnen. Ozon bewirkte eine Zunahme der MetabolitenAscorbat und Glutathion im Apoplasten der toleranten Varietät 'Tenderette'. Dem stand eine Verminderung der Metaboliten in diesemKompartiment bei der sensitiven 'Oregon' gegenüber. Weitere Anstiege durch Ozon zeigten sich bei der Ascorbatperoxidase-Aktivität(höher bei 'Tenderette'), der Glutathionreduktase-Aktivität (beide Varietäten) und der Peroxidase-Aktivität (höher bei Oregon ). Die Reaktionen im Apoplasten (bezüglich des Ascorbat-Glutathion-Systems) waren an der Ausbildung der unterschiedlichen Grade vonToleranz der beiden Varietäten betei-ligt. Sie stellten einen wichtigen Bestandteil der antioxidativen Kapazität dar. Messungen derGesamtantioxidantienkapazität ergaben ebenfalls deutliche Varietäten-abhängige Unterschiede. Größere bzw. früher verfügbareKapazitäten waren bei der toleranten Varietät messbar. Radikaldetektionen im Apoplasten zeigten, dass nach Ozon eine deutliche Akkumu-lation von Radikalen in diesem Kompartimentfestgestellt werden konnten. Der Vergleich von Radikalakkumulation und Antioxidantienmengen zeigte, dass bei der toleranten 'Tenderette'einer kontinuierlich leichten Zunahme der Radikale ein exponentieller Anstieg der Antioxidantien Ascorbat und Glutathion gegenüberstand.Bei der sensitiven 'Oregon' war hingegen eine exponentielle Zunahme an Radikalen und gleichzeitig eine Abnahme der Antioxidantien imApoplasten zu verzeichnen.