Untersuchungen zur Laser-induzierten Blau-, Grün- und Rotfluoreszenz an Pflanzen unter Einsatz eines optischen Vielkanalanalysators (OMA III):
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Karlsruhe
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1993
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UNTERSUCHUNGEN ZUR LASER-INDUZIERTEN BLAU-, GRUEN- UND
ROTFLUORESZENZ AN PFLANZEN UNTER EINSATZ EINES OPTISCHEN
VIELKANALANALYSATORS (OMA III)
ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES
DOKTORS DER NATURWISSENSCHAFTEN
VON DER FAKULTAET FUER BIO- UND GEOWISSENSCHAFTEN
DER UNIVERSITAET KARLSRUHE
GENEHMIGTE DISSERTATION
VON
FRED STOBER
AUS KARLSRUHE
1993
TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG: 26. MAI 1993 REFERENT: PROF. DR. H. K.
LICHTENTHALER
KORREFERENT: PROF. DR. R. BLAICH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
SEITE
1. EINLEITUNG 1
1.1. PASSIVE METHODEN IN DER FERNERKUNDUNG 1
1.1.1. DIE REFLEXIONSSPEKTROSKOPIE 1
1.1.2. DETEKTION DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ (PASSIV) 3
1.2. AKTIVE METHODEN IN DER FERNERKUNDUNG 3
1.2.1. DIE RADAR-TECHNIK ( RADIO DETECTION AND RANGING ) 3
1.2.2. DIE LIDAR-TECHNIK ( LIGHT DETECTION AND RANGING ) 4
1.2.2.1. GRUNDLAGEN EINES LASERS 5
1.2.2.2. DER STICKSTOFF-LASER 5
1.2.2.3. DER HE/NE-LASER 5
1.2.2.4. DER FARBSTOFF-LASER 5
1.3. FLUORESZENZERSCHEINUNGEN BEI PFLANZEN 6
1.3.1. FLUORESZENZEMISSIONSSPEKTREN VON PFLANZEN 7
1.3.1.1. CHLOROPHYLLFLUORESZENZSPEKTREN 8
1.3.1.2. BLAUFLUORESZENZSPEKTREN 10
1.3.1.3. GRUENFLUORESZENZSPEKTREN 10
1.3.2. CHLOROPHYLLFLUORESZENZ-INDUKTIONSKINETIKEN VON PFLANZEN 11
2. PROBLEMSTELLUNG 13
3. MATERIAL 15
3.1. PFLANZENPROBEN AUS KONTROLLIERTER ANZUCHT 15
3.1.1. BOHNE (PHASEOLUS VULGARIS L. VAR. FORI G) 15
3.1.2. BIRKENFEIGE (FIATS BENJAMINA L.) 15
3.1.3. GERSTE (HORDEUM VULGAERE L. VAR. ALEXIS) 15
3.1.4. HAFER (AVENA SATIVA L. VAR. FLAEMINGSNOVA) 15
3.1.5. BRUTBLATT (KALANCHOE DAIGREMONTIANA HAMET ET PRRIERE DE LA
BATHIE) 16 3.1.6. MAIS (ZEA MAYS L. VAR. MONA) 16
3.1.7. RADIESCHEN (RAPHANUS SATIVUS L. VAR. SAXA TREIB) 16
3.1.8. SOJABOHNE (GFYCINE MAX L. VAR. MAPLE ARROW) 16
3.1.9. SONNENBLUME (HELIANTHUS ANNUUS L. VAR. POLSTAR) 16
3.1.10. TABAK (NICOTIANA TABACWN L.) 17
3.1.11. WEIZEN (TRITICUM AESTIVUM L. VAR. RECTOR) 17
3.2. PFLANZENPROBEN AUS DEM FREILAND 17
3.2.1. ROTBUCHE (FAGUS SYLVATICA L.) 17
3.2.2. FICHTE (PICEA ABIES L. KARST.) 18
3.2.3. ROBINIE (ROBINIAPSEUDOACACIAH.) 18
3.2.4. SOJABOHNE (GFYCINE MAX L. VAR. MAPLE ARROW) 18
3.2.5. WEIZEN (TRITICUM AESTIVUM L. VAR. RECTOR) 18
4. METHODEN 19
4.1. ERFASSEN DER FLUORESZENZEMISSIONSSPEKTREN MIT DEM
LASER/OMAIII-FLUOROSENSOR 19
4.1.1. BESCHREIBUNG DES KARLSRUHER FLUORESZENZ-LIDAR 19
IMAGE 3
II
4.1.1.1. DIE ANREGUNGSEINHEIT DES KARLSRUHER LASER/OMA III-FLUOROSENSORS
19 4.1.1.2. DIE DETEKTIONSEINHEIT DES KARLSRUHER LASER/OMA
III-FLUOROSENSORS 23 4.1.2. OPTISCHER AUFBAU DER MESSANLAGE 26
4.1.3. MESSABLAUF 26
4.2. MESSUNG DER FLUORESZENZANREGUNGSSPEKTREN 28
4.3. MESSUNG DER REFLEXIONS- UND ABSORPTIONSSPEKTREN MIT DEM
VIRAF-SPEKTROMETER 29
4.3.1. GERAETEBESCHREIBUNG 29
4.3.2. MESSABLAUF..: 30
4.4. FLUORESZENZMIKROSKOPISCHE UNTERSUCHUNGEN 30
4.5. GASWECHSELMESSUNGEN MIT DEM CO 2 /H 2 O-POROMETER 30
4.5.1. GERAETEBESCHREIBUNG 31
4.5.2. MESSABLAUF 32
4.6. MESSUNG DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ-INDUKTIORISKINETIK MITDEMLITWAF
32
4.6.1. GERAETEBESCHREIBUNG 32
4.6.2. MESSABLAUF 33
4.7. MESSEN DER SAETTIGUNGSPULSKINETIK MIT DEM PAM-FLUOROMETER 34 4.7.1.
GERAETEBESCHREIBUNG 34
4.7.2. MESSABLAUF 35
4.8. PIGMENTBESTIMMUNG 36
4.9. STATISTISCHE AUSWERTUNG 37
5. ERGEBNISSE 38
5.1. VERSUCHE ZUR MESSMETHODIK DER FLUORESZENZMESSUNG 38
5.1.1. DER EINFLUSS DES REFLEKTIERTEN WEISSLICHTES AUF DAS
FLUORESZENZSPEKTRUM WAEHREND EINES GATE -VORGANGS 38
5.1.2. DER EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER INTEGRATIONSZEITEN DES
FLUOROSENSORS AUF DIE CHLOROPHYLLFLUORESZENZ (HE/NE-LASER) 39 5.1.3. DER
EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER ANREGUNGSINTENSITAETEN (HE/NE-LASER) 40 5.1.4.
MITTELUNG UNTERSCHIEDLICHER ANZAHL VON CHLOROPHYLLFLUORESZENZSPEKTREN 41
5.1.5. DER EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER PULSFREQUENZEN AUF DIE
BLAU-, GRUEN- UND ROTFLUORESZENZ (STICKSTOFF-LASER) 42
5.1.6. DER EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER MATERIALIEN ALS PROBENHINTERGRUND
(STICKSTOFF-LASER) 44
5.1.7. DER EINFLUSS UNTERSCHIEDLICHER ENTFERNUNGEN ZWISCHEN PROBE UND
LASER/OMA IUE-FLUOROSENSOR 45
5.2. ANREGUNG DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ DURCH DEN HE/NE-LASER 47 5.2.1.
ENTWICKLUNG DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ WAEHREND DER INDUKTIONSKINETIK 47
5.2.2. ABHAENGIGKEIT DES RFD-WERTES VON DER WELLENLAENGE 48
5.3. ANREGUNG DER FLUORESZENZ DURCH DEN FARBSTOFF-LASER 50
5.3.1. CHLOROPHYLLFLUORESZENZ VON BLAETTERN MIT UNTERSCHIEDLICHEM
CHLOROPHYLLGEHALT 50
5.3.1.1. ENTWICKLUNGS- UND VARIETAETSBEDINGTE UNTERSCHIEDE IM
CHLOROPHYLLGEHALT 50
5.3.1.2. HERBSTLICHE BLATTVERFAERBUNG DER BUCHE
IMAGE 4
III
(BLAULICHT-UND ROTLICHTANREGUNG) 51
5.3.2. UNTERSCHIEDLICHE WELLENLAENGEN ZUR ANREGUNG DER
CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 52
5.3.3. EINFLUSS VON DIURON AUF DIE CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 54
5.3.4. ANREGUNG DER BLAU-, GRUEN- UND ROTFLUORESZENZ DURCH UV-A-STRAHLUNG
56 5.4. ANREGUNG DER BLAU-, GRUEN- UND ROTFLUORESZENZ DURCH DEN
STICKSTOFF-LASER 58
5.4.1. FLUORESZENZEMISSION WAEHREND DER DURCH WEISSLICHT AUSGELOESTEN
INDUKTIONSKINETIK DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 58 5.4.2. PIGMENTBEDINGTE
VERAENDERUNGEN DER FLUORESZENZEMISSIONSSPEKTREN 63 5.4.2.1. GRUENE FORM
UND AUREA-VARIETAET DES TABAKS 63
5.4.2.2. HERBSTLICHE BLATTVERFAERBUNG DER ROBINIE 67
5.4.2.3. ERGRUENUNG ETIOLIERTER BLAETTER VON WEIZENKEIMLINGEN 72
5.4.2.4. GRUENE UND HELLGRUENE BEREICHE PANASCHIERTER BLAETTER DER
BIRKENFEIGE 81 5.4.3. BLATTSTRUKTURBEDINGTE VERAENDERUNGEN DER
FLUORESZENZEMISSIONSSPEKTREN 83
5.4.3.1. BLATTOBER- UND BLATTUNTERSEITEN 83
5.4.3.2. EINFLUSS DER OBEREN EPIDERMIS BEI BRUTBLATT 87
5.4.4. AENDERUNGEN DER FLUORESZENZ DURCH VERAENDERTE ANZUCHTSBEDINGUNGEN
90 5.4.4.1. VERGLEICH VON PHYTOKAMMER- UND FREILANDPFLANZEN 90
5.4.4.2. UNTERSCHIEDLICHE LICHINTENSITAETEN WAEHREND DER ANZUCHT 96 5.4.5.
ENTWICKLUNGSBEDINGTE VERAENDERUNGEN DER FLUORESZENZ 100
5.4.5.1. UNTERSCHIEDLICHE ENTWICKLUNGSSTUFEN BEI WEIZEN 101
5.4.5.2. FLUORESZENZSIGNATUREN VON BLAETTERN DER BUCHE IM JAHRESVERLAUF
106 5.4.6. VERGLEICH VON EIN- UND ZWEIKEIMBLAETTRIGEN PFLANZEN 120
5.4.7. STRESSBEDINGTE VERAENDERUNGEN DER FLUORESZENZ 122
5.4.7.1. MINERALSTOFFMANGEL 122
5.4.7.2. WASSERSTRESS 124
5.4.7.3. GESUNDE UND GESCHAEDIGTE FICHTEN 126
5.4.7.4. EINFLUSS VON DIURON AUF DIE BLAU- UND ROTFLUORESZENZ 129
5.5. VERSUCHE ZUM URSPRUNG DER BLAUFLUORESZENZ 132
5.5.1. FLUORESZENZMIKROSKOPISCHE UNTERSUCHUNGEN GRUENER, ETIOLIERTER UND
WEISSER BLAETTER 132
5.5.2. FLUORESZENZEMISSIONSSPEKTREN GRUENER, ETIOLIERTER UND WEISSER
BLAETTER 136 5.5.4. REABSORPTION DER FLUORESZENZ 137
6. DISKUSSION 138
6.1. MESSMETHODIK 140
6.2. URSPRUNG UND HERKUNFT DER FLUORESZENZ IN DEN BLAETTERN 144
6.2.1. CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 145
6.2.2. BLAUFLUORESZENZ 145
6.2.3. GRUENFLUORESZENZ 147
6.3. EINFLUSSGROESSEN AUF DIE FLUORESZENZSIGNATUR 148
6.3.1. EINFLUSS DES PIGMENTGEHALTES 148
6.3.2. EINFLUSS DER PHOTOSYNTHESEAKTIVITAET AUF DIE FLUORESZENZEMISSION
154 6.3.3. EINFLUSS DER BLATTMORPHOLOGIE UND
IMAGE 5
IV
DER LICHTINTENSITAET WAEHREND DER PFLANZENANZUCHT 159
6.4. EMPFEHLUNGEN ZUR KONZEPTION EINES FLUORESZENZ-LIDAR-SYSTEMS FUER DIE
FERNERKUNDUNG 166
7. ZUSAMMENFASSUNG 169
7.1. AUFBAU UND FUNKTION DES KARLSRUHER FLUOROSENSORS 169
7.2. NE/NE-LASER-ANREGUNG (632,8 NM) DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 170 7.3.
FARBSTOFF-LASER-ANREGUNG DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 170
7.4. STICKSTOFF-LASER-ANREGUNG (337 NM) DER BLAU-, GRUEN- UND
ROTFLUORESZENZ 171
8. SUMMARY 175
8.1. SETUP AND FUNCTIONS OF THE KARLSRUHER FLUOROSENSOR 175
8.2. HE/NE-LASER EXCITATION (632.8 NM) OF THE RED CHLOROPHYLL
FLUORESCENCE 176
8.3. DYE-LASER EXCITATION OF THE RED CHLOROPHYLL FLUORESCENCE 176 8.4.
NITROGEN-LASER EXCITATION (337 NM) OF THE BLUE, GREEN AND RED
FLUORESCENCE 177
9. .LITERATURVERZEICHNIS 180
10. ANHANG 197
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| spelling | Stober, Fred Verfasser aut Untersuchungen zur Laser-induzierten Blau-, Grün- und Rotfluoreszenz an Pflanzen unter Einsatz eines optischen Vielkanalanalysators (OMA III) von Fred Stober Karlsruhe Univ. 1993 V, 201 S. Ill., zahlr. graph. Darst. txt rdacontent n rdamedia nc rdacarrier Karlsruher Beiträge zur Pflanzenphysiologie 25 Paralleltitel: Investigations on the laser induced blue, green and red fluorescence of plants by means of an optical multichannel analyzer (OMA III) Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 1993 Vielkanalanalysator (DE-588)4188258-1 gnd rswk-swf Laserinduzierte Fluoreszenz (DE-588)4166806-6 gnd rswk-swf Pflanzen (DE-588)4045539-7 gnd rswk-swf (DE-588)4113937-9 Hochschulschrift gnd-content Pflanzen (DE-588)4045539-7 s Laserinduzierte Fluoreszenz (DE-588)4166806-6 s Vielkanalanalysator (DE-588)4188258-1 s DE-604 Karlsruher Beiträge zur Pflanzenphysiologie 25 (DE-604)BV000896104 25 GBV Datenaustausch application/pdf http://bvbr.bib-bvb.de:8991/F?func=service&doc_library=BVB01&local_base=BVB01&doc_number=005861815&sequence=000001&line_number=0001&func_code=DB_RECORDS&service_type=MEDIA Inhaltsverzeichnis |
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