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Oekophysiologie der Gruenlandpflanzen, a) Physiologie der Gruenlandpflanzen

Apparente Photosynthese und Dunkelatmung des Graesersprosses. Atmungsintensitaet der Graeserwurzel. CO2-Gaswechsel von ganzen und intakten Graspflanzen. Wirkung der Immissionsbelastung auf die Vegetation an Verkehrswegen.

Wirkung von polychlorierten Bipheylon auf pflanzliche Membranen

Die polychlorierten Biphenyle werden in der Natur nicht abgebaut. Wegen ihrer Lipidloeslichkeit stellen sie eine Gefahr nicht nur fuer tierische und menschliche Gewebe dar, sondern beeinflussen auch pflanzliche Zellen. Die bisher beobachtete Anreicherung in Algen soll durch Untersuchung der Veraenderung von Membraneigenschaften analysiert werden.

Kupferaufnahme und seine Wirkung auf den pflanzlichen Stoffwechsel

Es wird die Cu-Aufnahme durch Zellsuspensions-Kulturen untersucht im Hinblick auf eine kinetische Auswertung. Ferner wird der Saeurehaushalt sowie der Ca-Haushalt der Gerstenwurzeln untersucht unter dem Einfluss steigender Kupfermenge. Gleichzeitig wird die Hypothese der ATPase-Beteiligung an der Cu-Aufnahme geprueft bei der Gerste und bei Schwermetall-resistenten Pflanzen.

Die systemisch erworbene Resistenz bei Pflanzen - ein - omics Ansatz zur Pathogenantwort

Ziel dieses Projekts ist es, Signalkomponenten der systemisch erworbenen Resistenz (SAR) in Arabidopsis thaliana und einer Mutante, eds1, welche nicht mehr in der Lage ist, SAR Signale zu produzieren oder zu transportieren, zu identifizieren. EDS1 abhängige Peptide, Lipide und polare niedermolekulare Stoffe werden mit massenspektrometrischen Methoden identifiziert. Danach wird in verschiedenen (Nutz)Pflanzen untersucht, ob die so identifizierten möglichen SAR Komponenten Resistenz gegen Krankheitserreger auslösen. Des Weiteren wird der Einfluss von SAR Signalen auf Prozesse wie z.B. Trockenresistenz untersucht.

Molecular mapping of QTL and candidate genes governing phytosterol content in winter oilseed rape (Brassica napus) and Indian mustard (Brassica juncea)

Plant sterols, also called phytosterols, comprise a group of plant steroidal compounds. They are of interest because they play a crucial role in plant growth and development and as part of the human diet they are known for their blood cholesterol-lowering effects. High phytosterol contents occur in seeds of oilseed crops, the relevance of which remains hitherto unknown. In contrast to Arabidopsis nothing is know about the genes governing phytosterol content in Brassica species. In previous work, a large genetic. variation for phytosterol content has been found among German winter oilseed rape (Brassica napus) cultivars. So far no information is available on total phytosterol contents or individual components in Indian mustard B. juncea. Suitable segregating doubled haploid populations of B. napus, and of B. juncea have already been developed and will be used in the present project to map QTL for individual and total seed phytosterol content as well as for other seed quality traits. Key candidate genes of the phytosterol biosynthetic pathway with known sequences from Arabidopsis will be sequenced from the progenitor species Brassica rapa, Brassica nigra and Brassica oleracea to develop locus specific PCR primers. Those locus specific primers will be used to sequence the pertinent alleles in the respective amphidiploid species B. napus and B. juncea. Allelic sequence differences between the parents of the doubled haploid populations will be used to map the candidate genes. Results will reveal if positions of candidate genes overlap with those of QTL for phytosterol content and if genetic variation in phytosterol content is related to variation in other seed quality traits.

Regionale Modellierung der Auswirkungen des Klimawandels auf Weizen unter besonderer Berücksichtigung von Hitze- und Trockenstress und erhöhter CO2-Konzentration

Regionale Abschätzungen zu Auswirkungen des Klimawandels auf die Nutzpflanzenproduktion erfordern Modelle, die großräumig angewendet werden können. Pflanzenwachstumsmodelle finden zunehmend Berücksichtigung in der Klimafolgenforschung, haben aber Beschränkungen, da sie ursprünglich für kleinskalige Anwendungen auf Feldbestandsebene entwickelt wurden. Systematische Untersuchungen zur Übertragbarkeit dieser Modelle auf die regionale Ebene liegen bislang kaum vor. Das betrifft vor allem die Modellierung der Ertragsbeeinflussung durch Hitze- und Trockenperioden, die hohe zeitliche und räumliche Variabilitäten aufweisen und deren Häufigkeit und Intensität künftig zunehmen wird. Im vorliegenden Projekt wird eine systematische Analyse und Fehlerabschätzung verschiedener Regionalisierungsmethoden in den Simulationen von Pflanzenwachstumsmodellen zu Auswirkungen des Klimawandels vorgenommen. Es wird beispielhaft für Winterweizen geprüft, inwiefern regionale Prognosen zum Einfluss von Hitze- und Trockenstress in Kombination mit erhöhter CO2-Konzentration auf die Zielgrößen Biomasseproduktivität und Kornertrag durch die Berücksichtigung detaillierter Modellierungsansätze physiologischer Prozesse verbessert werden können. Besonderer Schwerpunkt liegt auf der Eignung von integrierten Multiskalenmodellen, die im Rahmen des Gesamtvorhabens entwickelt werden.

Carbon, water and nutrient dynamics in vascular plant- vs. Sphagnum-dominated bog ecosystems in southern Patagonia

In bog ecosystems, vegetation controls key processes such as the retention of carbon, water and nutrients. In northern hemispherical bogs, a shift from Sphagnum- to vascular plant-dominated vegetation is often traced back to Climate Change and increased anthropogenic nitrogen deposition and coincides with substantially reduced capacities in carbon, water and nutrient retention. In southern Patagonia, bogs dominated by Sphagnum and vascular plants coexist since millennia under similar environmental settings. Thus, South Patagonian bogs may serve as ideal examples for the long-term effect of vascular plant invasion on carbon, water and nutrient balances of bog ecosystems. The contemporary balances of carbon and water of both a bog dominated by Sphagnum and vascular plants are determined by CO2- H2O and CH4 flux measurements and an estimation of lateral water losses as well as losses via dissolved organic and inorganic carbon compounds. The high time resolution of simultaneous eddy covariance measurements of CO2 and H2O in both bog types and the strong interaction between climatic variables and the physiology of bog plants allow for direct comparisons of carbon and water fluxes during cold, warm, dry, wet, cloudy or sunny periods. By the combination with leaf-scale measurements of gas exchange and fluorescence, plant-physiological controls of photosynthesis and transpiration can be identified. Long-term peat accumulation rates will be determined by carbon density and age-depth profiles including a characterization of peat humification characteristics. A reciprocal transplantation experiment with incorporated shading, liming and labeled N addition treatments is conducted to explore driving factors affecting competition between Sphagnum and vascular plants as well as the interactions between CO2-, CH4-, and water fluxes and decisive plant functional traits affecting key processes for carbon sequestration and nutrient cycling. Decomposition rates and driving below ground processes are analyzed with a litter bag field experiment and an incubation experiment in the laboratory.

Kaelte- und Frosteinwirkungen auf Kultur- und Wildpflanzen

Grundlagen der Gefriertoleranz bei oekologisch spezialisierten Wildpflanzen (Halophyten, Flechten), Ursachen der Gefriertoleranz von Rebsorten in deutschen Weinbaugebieten.

Veraenderungen des Aminosaeurestoffwechsels unter dem Einfluss von Wasser- und Salzstress bei Halophyten

Das Phaenomen der Salztoleranz bei Salzpflanzen ist in wesentlichen Punkten ungeklaert. Einen Beitrag zur Aufklaerung koennten die beobachteten Umstellungen stoffwechselphysiologischer Reaktionswege bieten. Hierzu gehoert auch der Salz-beeinflusste Aminosaeurestoffwechsel, der in einer vermehrten Aminosaeuresynthese aber auch in einer Salz-bedingten Veraenderung der Aktivitaet der zugehoerigen Enzyme zum Ausdruck kommt. Im Berichtszeitraum galt der Regulation der Synthese des Prolins, der unter Salzeinfluss am staerksten akkumulierten Aminosaeure, besondere Beachtung. Die Bedeutung der Prolinakkumulation wird in seiner moeglichen Funktion fuer die Aufrechterhaltung eines osmotischen Ausgleichs zwischen Cytoplasma und Aussenmedium gesehen, wofuer die gute Korrelation zwischen Prolinsynthese und Regeneration der urspruenglichen Wasserverhaeltnisse nach einem ploetzlichen Wasserentzug durch NaC1-Behandlung spricht. Dieser Aspekt der Prolinakkumulationwar auch Gegenstand einer Forschungsreise in die suedliche Namib-Wueste (Suedafrika), wo an zahlreichen salztoleranten Arten eine Vielzahl von Experimenten durchgefuehrt wurden, deren Auswertungen neben den bislang in Laborexperimenten gewonnenen Erkenntnissen auch Aussagen zur Salz- und Trockenresistenz am natuerlichen Standort ermoeglichen.

Polycyclische cancerogene Kohlenwasserstoffe in vom Menschen genutzten Pflanzen

Arbeiten ueber die Ursachen des Vorhandenseins von krebserregenden Verbindungen in Nutzpflanzen, d. h. Klaerung, ob diese Substanzen von der Pflanze selbst produziert werden oder aus der Umgebung (Luft, Boden, Wasser) in die Pflanze eindringen. Forschungsarbeiten ueber den Transport dieser Substanzen in der Pflanze sowie etwaige Einbeziehung in den Stoffwechsel. Es kommen sowohl chemisch-analytische Verfahren wie auch Verfahren unter Verwendung markierter Substanzen in Frage.

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