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Manganese uptake, transport, and toxicity in two varieties of Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) as affected by mycorrhizae: from the cellular to the organismic level

dc.contributor.advisorPolle, Andrea Prof. Dr.de
dc.contributor.authorDucic, Tanjade
dc.date.accessioned2012-04-16T14:47:11Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:51Zde
dc.date.issued2006-10-12de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AC27-Dde
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-159
dc.description.abstractObwohl Mangan (Mn) ein essentielles Mikro-Nährelement in allen Organismen darstellt, ist es in höheren Konzentrationen toxisch. Es wurde in dieser Arbeit untersucht, wie sich zwei unterschiedlich Mn sensitive Varietäten der Douglasie (Pseudotsuga menziesii), Viridis und Glauca in ihrer Mn-Aufnahme, subzellulären Lokalisation, Transport und Verteilung von Mangan unterscheiden. Unter kontrollierten Bedingungen konnte in beiden Varietäten unter Mn-Überschuss vor allem eine unterschiedliche Entwicklung der Keimlinge und subzelluläre Lokalisation von Mn festgestellt werden. Während in der Varietät Glauca die Entwicklung der Wurzelbiomasse am stärksten durch Manganüberschuss gehemmt wurde, war in der Varietät viridis die Biomasseentwicklung des Sprosses am stärker betroffen. Durch Röntgen-Mikroanalyse konnte gezeigt werden, dass Mn in beiden Varietäten vor allem in der Epidermis und den Cortexzellen der Wurzel akkumulierte. Vermutlich stellt die Endodermis eine natürliche Barriere für Mn dar um das vaskuläre System vor Mn Überschuss zu schützen. In den Cortex- und Epidermiszellen der Wurzel wurden Vesikel sehr hohen Mn-Gehalten nachgewiesen. In diesen Vesikeln korrelierte der Gehalt an Mn mit Ca und P was auf eine Komplexierung von Mn durch diese Elemente hindeutet. In der Varietät glauca nicht aber in viridis wurde der P Gehalt auf zellulärer Ebene auch unter P Mangel konstant gehalten und P-Mangel führte zu höherer Toleranz gegenüber Mn. Es konnte nur ein begrenzter Einfluss von Mn auf mit Rhizopogon subareolatus mykorrhizierte Keimlinge beider Varietäten festgestellt werden. In mykorrhizierten Keimlingen waren im Vergleich zu nicht mykorrhizierten Pflanzen die Mn-Gehalte in Geweben nahe der Endodemis erhöht. Eine Mykorrhizierung mit Rhizopogon subareolatus hatte eher nachteilige Effekte auf die Biomasseentwicklung und Mn-Aufnahme der Douglasie. Eine molekulare Identifikation der Mykorrhiza von Douglasien beider Provinienzen, die zwei Jahre in natürlichen Böden zweier unterschiedlicher Standorte mit unterschiedlichen Mn-Konzentrationen gewachsen sind ergab, dass sich sowohl eine Boden spezifische- wie auch eine Varietäten spezifische Mykorrhiza Gesellschaft entwickelte. Die Netto Assimilation von Stickstoff, Phosphor und Kohlenstoff zeigte eine positive Korrelation mit der Intensität der Mykorrhizierung. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ein komplexer Zusammenhang zwischen Genotyp des pflanzlichen Partners, der Ausgangspopulation an potentiellen pilzlichen Partnern und der Bodenchemie in der Ausbildung einer spezifischen Mykorrhizapopulation besteht.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleManganese uptake, transport, and toxicity in two varieties of Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) as affected by mycorrhizae: from the cellular to the organismic levelde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedAufnahme, Transport und Toxizität von Mangan in zwei Varietäten der Douglasie (Pseudotsuga menziesii) unter dem Einfluß von Mykorrhizen: von der zellulären bis zur organismischen Ebenede
dc.contributor.refereePolle, Andrea Prof. Dr.de
dc.date.examination2006-07-06de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.description.abstractengManganese is an essential micro-nutrient in all organisms but may become toxic when present in excess. We found that Douglas fir (Pseudotsuga menziesii) variety glauca (DFG) and variety viridis (DFV) differed in manganese uptake, subcellular localisation, transport and allocation. Seedling performance and Mn subcellular localisation differ under Mn toxicity. Shoot biomass was more affected in DFV and root biomass in DFG, respectively under Mn stress. X-ray microanalysis showed Mn accumulation in epidermal and cortical cells of both varieties after Mn treatment, suggesting that the root endodermis was a barrier for Mn to protect the vascular system from high Mn. In epidermis and cortical tissues of roots precipitates were observed with extremely high Mn concentrations, which correlated with P and Ca. In DFG, but not in DFV, the P concentration was kept at a constant level even under P deficiency. P-limited seedlings were less Mn-susceptible. The effect of Mn- excess on ectomycorrhizal seedlings of DFG and DFV with Rhizopogon subareolatus was moderated. Subcellular localisation of Mn in mycorrhizal root tips showed increased Mn accumulation in tissues closer to endodermis. Ectomycorrhiza with Rhizopogon subareolatus have rather a detrimental than beneficial effects on Mn uptake and productivity of Douglas fir. Molecular identification of mycorrhiza based on DNA extraction of mycorrhizal roots of Douglas fir grown 2-years in natural soil, showed that both soil- and variety-specific mycorrhizal communities were established on Douglas fir roots. The net assimilation of nitrogen, phosphorus and carbon in relation to mycorrhizal abundance indicated positively correlation with degree of endomycorrhiza. These results proved multiple interactions between plant genotype, mycorrhiza community and soil type, as key- factors for Mn- availability, uptake and translocation within the plants.de
dc.contributor.coRefereeHeineke, Dieter Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeBeese, Friedrich Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerSchwermetallede
dc.subject.gerMangande
dc.subject.gerPhosphorde
dc.subject.gerTransportde
dc.subject.gerMykorrhizade
dc.subject.gerNeophytende
dc.subject.gerPseudotsuga menziesiide
dc.subject.engHeavy metalsde
dc.subject.engmanganesede
dc.subject.engphosphorusde
dc.subject.engtransportde
dc.subject.engtoxicityde
dc.subject.engmycorrhizade
dc.subject.engDouglas firde
dc.subject.engneophytede
dc.subject.bk42.00 Biologie: Allgemeinesde
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1303-2de
dc.identifier.purlwebdoc-1303de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWA 000 Biologiede
dc.subject.gokfullAllgemeinesde
dc.identifier.ppn520958721de


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