Zusammenhang von Wachstumsprozessen und apoplastischem pH-Wert in Blättern von Vicia faba unter Salzstress
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Zusammenfassung
Ziel dieser Arbeit war es die Wachstumshemmungen von Blättern von Vicia faba in der ersten Phase von Salzstress zu untersuchen. Weiterhin sollten die Untersuchungen Aufschluss über den pH-Wert und die Kationenverhältnisse im Blattapoplasten unter Salzstressbedingungen bringen. Zudem sollten die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit Auskunft über den Zusammenhang von Blattwachstum und pH-Wert im Blattapoplasten von Vicia faba geben.Zusammenfassend zeigen die Untersuchungen folgende Ergebnisse:1. Sowohl Spross- als auch Blattwachstum von Vicia faba werden in der ersten nach Munns (1993) beschriebenen Phase von Salzstress gehemmt. Die Trockenmasse der Wurzel wird im Gegensatz zu ihrer Frischmasse nicht durch Salzstress beeinflusst. Eine erhöhte Salzkonzentration in der Nährlösung bewirkt eine verlangsamte Pflanzenentwicklung bei Vicia faba.2. Die Ergebnisse der beiden in vivo-Methoden (ratiometrische Fluoreszenzmikroskopie und elektrophysiologische Untersuchungen mit pH-sensitiven Mikroelektroden) zeigen, dass der apoplastische pH-Wert im Blatt von Vicia faba unter Salzstress signifikant erhöht ist. Die salzstress-induzierte Alkalisierung findet nicht nur im stomatären Raum statt, sondern ist im gesamten Blattapoplasten nachzuweisen.3. Bei intakten Blättern von Vicia faba kann in Bezug auf Tageszeit und Blattalter eine negative Korrelation zwischen Wachstum und dem pH-Wert im Apoplasten festgestellt werden. Für wachsende Blätter der Ackerbohne wurde ein reproduzierbarer Wachstumstagesgang mit einem Wachstumsmaximum am Tag-Nacht-Übergang dargestellt. Die relativen Wuchsraten der Blätter waren in der Nacht höher als am Tag. Parallel dazu wurde in der Nacht ein niedrigerer pH-Wert im Apoplasten von wachsenden Blättern gefunden. Die Säure-Wachstums-Hypothese kann hier mit einer Kombination zweier in vivo-Methoden (ratiometrische Fluoreszenzmikroskopie und Wachstumsbestimmung mit Hilfe digitaler Bildsequenzverarbeitung) bestätigt werden.4. Die Natriumkonzentration im Blattapoplasten steigt bei Vicia faba unter Salzstress signifikant an. Es ist daher nicht auszuschließen, dass die Wachstumsminderung der Blätter unter Salzstress durch die erhöhte Konzentration an Natrium im Blattapoplasten verursacht wird. Das durch Salzstress stark verminderte K+/Na+-Verhältnis im Blatt belegt, dass Vicia faba als sehr salzsensitiv einzustufen ist. Die Ackerbohne verfügt scheinbar über keinen Natriumexklusionsmechanismus, der den Spross vor einer zu hohen Natriumkonzentration unter Salzstress zu schützen vermag.Erstmals konnten mit Hilfe einer Kombination von zwei in vivo-Methoden die Auswirkung von Salzstress auf den apoplastischen pH-Wert im Blatt einer salzempfindlichen dikotylen Pflanze dargestellt werden. Der apoplastische pH-Wert im Blattapoplasten von Vicia faba wird unter Salzstress erhöht und ist in der Lichtphase höher als in der Dunkelphase. Blattwachstum ist unter Salzstress reduziert und in der Lichtphase niedriger ist als in der Dunkelphase. Es lässt sich daher schlussfolgern, dass ein zu hoher pH-Wert im Blattapoplasten das Blattwachstum verringert, was mit der Säure-Wachstums-Hypothese übereinstimmt. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit liefern jedoch nur einen kleinen Beitrag zur Aufklärung der salzinduzierten Wachstumsstörungen innerhalb eines komplexen physiologischen und biochemischen Systems der Pflanze. Weitere Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet werden auch zukünftig von besonderem Interesse vor allem im Hinblick auf die Entwicklung salzsresistenter Pflanzen sein.Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
Beschreibung
Anmerkungen
Erstpublikation in
Giessen : VVB Laufersweiler 2009