Untersuchungen zur Zeaxanthinakkumulation in Pflanzen in Abhängigkeit vom Entwicklungszustand der Blätter und von verschiedenen exogenen Faktoren:
Gespeichert in:
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Karlsruhe
Botanisches Inst. (Pflanzenphysiologie und Pflanzenbiochemie), Univ. Karlsruhe
1995
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| Schriftenreihe: | Karlsruher Beiträge zur Pflanzenphysiologie
32 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Parallelsacht.: Studies on zeaxanthin accumulation in plants in dependence on leaf development and various exogenous factors. - Zugl.: Karlsruhe, Univ., Diss., 1995 |
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F
UNTERSUCHUNGEN ZUR ZEAXANTHINAKKUMULATION IN PFLANZEN IN ABHAENGIGKEIT
VOM ENTWICKLUNGSZUSTAND DER BLAETTER UND VON VERSCHIEDENEN EXOGENEN
FAKTOREN
ZUR ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES
DOKTORS DER NATURWISSENSCHAFTEN
AN DER FAKULTAET FUER BIO- UND GEOWISSENSCHAFTEN
DER
UNIVERSITAET KARLSRUHE (TH)
GENEHMIGTE
DISSERTATION
VON
CHRISTIANE SCHINDLER
AUS CHEMNITZ
1995
TAG DER MUENDLICHEN PRUEFUNG:
REFERENT:
KORREFERENT:
18. OKTOBER 1995 PROF. DR. H. K. LICHTENTHALER PROF. DR. M. H.
WEISENSEEL
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGEN IV
SUMMARY VI
EINLEITUNG 1
.1. CAROTINOIDE 2
.1.1. CAROTINOIDE ALS AKZESSORISCHE PIGMENTE BEI PHOTOSYNTHETISCHEN
ORGANISMEN 4 .1.2. SCHUTZFUNKTION DER CAROTINOIDE 4
.2. DER ZEAXANTHINZYKLUS IN HOEHEREN PFLANZEN 6
.2.1. ALLGEMEINE CHARAKTERISTIKA DER XANTHOPHYLLUMWANDLUNGEN 6
.2.1.1. DIE REVERSIBLEN LICHTABHAENGIGEN XANTHOPHYLLUMWANDLUNGEN 6
1.2.1.2. VORKOMMEN IM PFLANZENREICH 8
1.2.2. REGULATION DES ZEAXANTHINZYKLUS 8
1.2.2.1. DIE VIOLAXANTHIN-DEEPOXIDATION 8
1.2.2.2. DIE ZEAXANTHIN-EPOXIDATION 9
1.2.2.3. LOKALISATION DER PIGMENTE DES ZEAXANTHINZYKLUS 10
1.2.3. MOEGLICHE FUNKTION DES ZEAXANTHINZYKLUS 13
1.3. PHOTOINHIBITION UND TEMPERATURSTRESS 14
1.3.1. MECHANISMEN DER PHOTOINHIBITION : 15
1.3.2. KAELTE UND WAERME ALS WEITERE STRESSOREN 16
1.3.3. MESSUNG DER PHOTOINHIBITION 17
1.3.4. SCHUTZMECHANISMEN 20
1.3. LICHTVERHAELTNISSE UND BLATTCHARAKTERISTIKA 21
1.3.1. OBERFLAECHENHAARE UND -WACHSE 21
1.3.2. SONNEN- UND SCHATTENBLAETTER 21
1.3.3. PIGMENTZUSAMMENSETZUNG WAEHREND DER BLATTENTWICKLUNG (ERGRUENUNG,
SENESZENZ) 22
2. PROBLEMSTELLUNG 24
3. MATERIAL 26
3.1. PFLANZEN : 26
.1. TABAK (NICOTIANA TABACUM L.) 26
.2. GERSTE (HORDEUM VULGAERE L.) 27
.3. SPITZAHORN (ACERPLATANOIDESL.) 27
.4. GREISKRAUT (SENECIO MEDLEY-WOODII HUTCHINS) 27
.5. AEONIUM HAWORTHII WEBB ET BERTH 27
3.2. CHEMIKALIEN 27
4. METHODEN 28
4.1. SENESZENZ-BIOTEST 28
4.2. BELICHTUNG 28
4.1.1. BESTRAHLUNGSEINRICHTUNGEN 28
4.1.2. STRAHLUNGSMESSUNG 29
4.3. QUALITATIVE UND QUANTITATIVE PIGMENTBESTIMMUNG 30
4.3.1. PROBENAHME 30
4.3.2. HERSTELLUNG DES PIGMENTEXTRAKTES 30
4.3.3. HOCHDRUCKFLUESSIGKEITSCHROMATOGRAPHIE (HPLC) 31
4.3.4. IDENTIFIZIERUNG UND QUANTIFIZIERUNG 32
4.3.5. BERECHNUNG DER PIGMENTGEHALTE 33
4.4. GASWECHSELMESSUNGEN MIT DEM C02/H20-POROMETER 33
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
4.5. BESTIMMUNG DER PARAMETER DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 35
4.5.2. PAM-FLUOROMETER 35
4.5.3. BERECHNUNG DER FLUORESZENZPARAMETER 38
4.6. MESSMETHODIK UND MESSABLAEUFE DER VERSUCHE IN KAP. 5.2.2., KAP. 5.4.,
KAP. 5.5. UND KAP. 5.6 38
4.6.1. PIGMENTVERAENDERUNGEN WAEHREND DER BLATTENTWICKLUNG (KAP. 5.2.2.)
38 4.6.2. BELICHTUNG VON BLAETTERN BEI VERSCHIEDENEN TEMPERATUREN (KAP.
5.4.) 38 4.6.3. MESSUNG DER TAGESGAENGE (KAP. 5.5.) 39
4.6.4. EINFLUSS DER BLATTOBERFLAECHE AUF DIE ZEAXANTHINAKKUMULATION (KAP.
5.6.) 39 4.7. STATISTISCHE AUSWERTUNG 40
5. ERGEBNISSE 41
5.1. AUFTRENNUNG DER CHLOROPHYLLE UND CAROTINOIDE 41
5.2. AKTIVITAET DES ZEAXANTHINZYKLUS IN ABHAENGIGKEIT VON DER
PIGMENTKONZENTRATION DES PHOTOSYNTHESEAPPARATES 43
5.2.1. PHYSIOLOGISCHE UNTERSCHIEDE ZWISCHEN DEM WILDTYP UND EINER AUREA-
MUTANTE VON TABAK 43
5.2.1.1. GEHALTE AN PHOTOSYNTHESEPIGMENTEN 43
5.2.1.2. LICHTSAETTIGUNG DER PHOTOSYNTHETISCHEN CO2-FIXIERUNG 46 5.2.2.
UNTERSUCHUNG DER AENDERUNGEN DER PIGMENTVERHAELTNISSE UND DER UMWANDLUNGEN
DES ZEAXANTHINZYKLUS MIT ZUNEHMENDEM GRAD DER BLATTENTWICKLUNG 48
5.2.2.1. BLATTFLAECHEN UND PIGMENTVERHAELTNISSE 49
5.2.2.2. DEEPOXIDATION VON VIOLAXANTHIN 56
5.2.3. UNTERSUCHUNG ZU PIGMENTVERAENDERUNGEN UND DIE ZEAXANTHINBILDUNG
BEI BESCHLEUNIGTER SENESZENZ VON GERSTENBLATTSEGMENTEN 57
5.2.3.1. PIGMENTABBAU BEI GERSTENBLATTSEGMENTEN UNTER JA-ME-EINFLUSS 57
5.2.3.2. ZEAXANTHINBILDUNG IM STARKLICHT 60
5.3. UNTERSUCHUNGEN ZUR DYNAMIK VON HIN- UND RUECKREAKTION DES
ZEAXANTHINZYKLUS 64
5.3.1. EINFLUSS DER DAUER VON STARKLICHTEFFEKTEN 64
5.3.1.1. KURZZEITBELICHTUNG VON AUREA-TABAK (SU/SU) 64
5.3.1.2. AENDERUNGEN IM VIOLAXANTHIN-, ANTHERAXANTHIN- UND
ZEAXANTHINGEHALT BEI MEHRSTUENDIGER BELICHTUNG ZWEIER TABAKVARIETAETEN 66
5.3.1.3. PIGMENTGEHALTE DER CHLOROPHYLLE UND CAROTINOIDE WAEHREND DER
MEHRSTUENDIGEN BELICHTUNG 69
5.3.1.4. VERGLEICHENDE DARSTELLUNG DER UNTERSCHIEDLICHEN CAROTINOID-
ZUSAMMENSETZUNG BEI GRUENEM UND AUREA-TABAK 72
5.3.1.5. KINETISCHE UNTERSUCHUNGEN ZUR VERAENDERUNG VERSCHIEDENER
CHLOROPHYLLFLUORESZENZPARAMETER BEI BELICHTUNG 73
5.3.1.6. UNTERSUCHUNG DER ZEITABHAENGIGEN BEZIEHUNGEN ZWISCHEN
LICHTINDUZIERTER ZEAXANTHINAKKUMULATION UND DEN QUOTIENTEN DER
CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 76 5.3.2. EINFLUSS DER LICHTINTENSITAET AUF DIE
ZEAXANTHINAKKUMULATION BEI ACER PLATANOIDES 79
5.3.2.1. PHOTOSYNTHESEPIGMENTE WAEHREND DER DEEPOXIDATION 79
5.3.2.2. CHLOROPHYLLFLUORESZENZUNTERSUCHUNGEN WAEHREND DER HINREAKTION 81
5.3.2.3. UNTERSUCHUNG DER REGENERATIONSPHASE 87
5.4. ZEAXANTHINBILDUNG BEI KOMBINIERTEM TEMPERATUR- UND LICHTSTRESS 88
5.4.1. VERGLEICH ZWISCHEN 20C UND 5C 89
5.4.1.1. GRUENE WILDFORM (SU/SU) VON NICOTIANA TABACUM 89
5.4.1.2. AUREA-MUTANTE(SU/SU) VONNICOTIANATABACUM 93
5.4.1.3. VERGLEICHENDE AUSSAGEN ZU DEN BEIDEN TABAKVARIETAETEN 97
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS ITI_
5.4.2. VERGLEICH BEI 30C UND 40C 101
5.4.2.1. GRUENE WILDFORM (SU/SU) VON NICOTIANA TABACUM 101
5.4.2.2. AUREA-MUTANTE (SU/SU) VON NICOTIANA TABACUM 103
5.4.2.3. VERGLEICHENDE AUSSAGEN ZU DEN BEIDEN TABAKVARIETAETEN 105
5.5. AKTIVITAET DES ZEAXANTHINZYKLUS UNTER NATUERLICHEN BEDINGUNGEN
(TAGESGAENGE).. 109 5.5.1. ZEAXANTHINZYKLUSPIGMENTE,
CHLOROPHYLLFLUORESZENZ- UND GASWECHSELPARAMETER IN ABHAENGIGKEIT VON DER
LICHTEINSTRAHLUNG IM VERLAUF EINES TRUEBEN SOMMERTAGES 109
5.5.1.1. GASWECHSELPARAMETER 109
5.5.1.2. PIGMENTVERAENDERUNGEN IM TAGESGANG 111
5.5.1.3. CHLOROPHYLLFLUORESZENZPARAMETER 115
5.5.2. ZEAXANTHINZYKLUSPIGMENTE, CHLOROPHYLLFLUORESZENZ- UND
GASWECHSELPARAMETER IN ABHAENGIGKEIT VON DER LICHTEINSTRAHLUNG IM VERLAUF
EINES SONNIGEN SOMMERTAGES 117
5.5.1.1. GASWECHSELPARAMETER 117
5.5.2.2. PIGMENTVERAENDERUNGEN 117
5.5.2.3. CHLOROPHYLLFLUORESZENZPARAMETER 121
5.6. DER EINFLUSS DER BLATTOBERFLAECHE AUF DIE UMWANDLUNGEN DES
ZEAXANTHINZYKLUS UND DIE EMISSION VON CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 125
5.6.1. DER EFFEKT VON BLATTBEHAARUNG BEI SEITECIO MEDLEY-WOODII HUTCHINS
125 5.6.1.1. REFLEXION UND TRANSMISSION 125
5.6.1.2. PIGMENTVERHAELTNISSE UND DER ABLAUF DES ZEAXANTHINZYKLUS BEI
BLAETTERN MIT UND OHNE BEHAARUNG 127
5.6.1.3. UNTERSUCHUNG DER PARAMTER DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 132
5.6.2. DER EFFEKT VON OBERFLAECHENWACHSEN BEI AEONIUM HAWORTHII WEBB ET
BERTH.... 133 5.6.2.1. REFLEXION UND TRANSMISSION 133
5.6.2.2. PIGMENTVERHAELTNISSE UND DER ABLAUF DES ZEAXANTHINZYKLUS BEI
BLAETTERN MIT UND OHNE WACHS 135
5.6.2.3. UNTERSUCHUNG DER PARAMETER DER CHLOROPHYLLFLUORESZENZ 140
6. DISKUSSION 141
6.1. DIE FUNKTIONSFAEHIGKEIT DES ZEAXANTHINZYKLUS IN ABHAENGIGKEIT DES
ZUSTANDES DES PHOTOSYNTHESEAPPARATES 142
6.2. REGULATION DER UMWANDLUNGEN DES ZEAXANTHINZYKLUS 146
6.2.1. EINFLUSS DER QUANTENSTROMDICHTE DER LICHTEINSTRAHLUNG 146
6.2.2. EINFLUSS DER DAUER DER LICHTEINSTRAHLUNG 152
6.3. UMWANDLUNGEN DES ZEAXANTHINZYKLUS ALS REAKTION AUF EINE KOMBINATION
VON STARKLICHT UND ANDEREN STRESSFAKTOREN 156
6.3.1. STARKLICHT UND ERNIEDRIGTE TEMPERATUR 156
6.3.2. STARKLICHT UND ERHOEHTE TEMPERATUREN 160
6.3.3. STARKLICHT UND SENESZENZ 163
6.4. ZEAXANTHINBILDUNG ALS REAKTION AUF DIE WECHSELNDE
SONNENEINSTRAHLUNG IM TAGESVERLAUF 166
6.5. HAARE UND WACHSE 170
6.6. ZUR SCHUTZFUNKTION DES ZEAXANTHINZYKLUS 172
7. ZUSAMMENFASSUNG 175
8. LITERATURVERZEICHNIS 178
9. ANHANG 198
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