Einfluss der Kreuzungsumgebung auf die Stressresistenz der Nachkommen von Fichte (Picea abies L. [Karst.]) und Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.
Influence of the crossing environment on stress resistance of progenies from Norway spruce (Picea abies L.[Karst.]) and Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.
by Constanze Blödner
Date of Examination:2005-11-02
Date of issue:2006-01-06
Advisor:Prof. Dr. Andrea Polle
Referee:Prof. Dr. Andrea Polle
Referee:Prof. Dr. Christoph Leuschner
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Format:PDF
Description:Dissertation
Abstract
English
Norway spruce (Picea abies L. [Karst.]) is one of the most planted conifer tree in Europe and has a high economic significance. Nowadays climatic situation is changing rapidly with dryer summers and warmer winters in the future. It is thought that spruce cannot adapt to new climatic conditions fast because of long periods for breeding and growth. New results from research showed the opposite. It is discussed in the context of epigenetic and parental effects. Progenies from spruce where parents are crossed under warm and cold temperatures are investigated. Drought and frost experiments with one to two year old trees are made. The goal is to find out if crossing temperature has an influence on stress resistance of the next generation so that this generation can survive. Stress reactions on drought and frost are measured fist by chlorophyll fluorescence. The reactions of the progenies form different crossing environments are compared. Also general changes in spruce during drought stress are investigated by measuring enzyme kinetics and changes in protein content by electrophoresis. Experiments with Arabidopsis are used as a control to see it the results from spruce can bee find in this annual plant too. Arabidopsis thaliana are crossed under warm and cold conditions. Nutrient content like fatty acids, sugar or nitrogen of the seeds from these crossings are analysed. Plants from seeds from different crossing environments are grown and cold stress experiments are done. The reactions of the progenies from different crossing environments are measured by chlorophyll fluorescence and differences in gene expression are analysed.
Keywords: drought stress; frost stress; chlorophyll fluorescence; parental effect; electrophoresis
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Die Gemeine Fichte (Picea
abies L. [Karst.]) ist die häufigste Baumart in
Deutschland und hat eine ökonomisch hohe Relevanz.
Aufgrund ihrer langen Generationszeit wird davon
ausgegangen, die sie sich nicht schnell genug an die
sich aktuell ändernden Klimabedingungen anpassen kann.
Neuere Untersuchungen lassen daran zweifeln und prägen
den Begriff des epigenetischen bzw. parentalen
Effektes. Es werden Fichtennachkommen untersucht, deren
Eltern einmal unter warmen und einmal unter kalten
Temperaturen gekreuzt wurden. Dabei werden die
Reaktionen dieser Nachkommen im Alter von einem bis
zwei Jahren auf Trocken- bzw. Froststress untersucht.
Es gilt heraus zufinden ob die Kreuzungstemperatur
einen Einfluss auf die Stressresistenz und damit auf
das Überleben der nachfolgenden Generation hat. Erste
Reaktionen der Nachkommen auf Trockenheit und Frost
werden anhand der Chlorophyllfluoreszenz ausgemacht und
zeigen, in wie weit die Nachkommen aus den
verschiedenen Kreuzungsumgebungen unterschiedlich auf
den Stress reagieren. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist
die Stressreaktion von Fichte als solche. Diese wird
anhand von Messungen der Enzymkinetik und durch
Beobachtung von Veränderungen auf Proteinebene mittels
Elektrophorese genauer untersucht. Als zusätzliche
Versuchspflanze wird mit Arabidopsis thaliana gearbeitet, um die
bei der Fichte gewonnen Ergebnisse in bezug auf die
parentalen Effekte auf eine einjährige Pflanze zu
übertragen. Die Elterngeneration wird unter warmen und
kalten Temperaturbedingungen gekreuzt. Die aus diesen
Kreuzungen geernteten Samen der Nachkommen werden einer
Nährstoffuntersuchung (Fettsäuren, Zucker, Stickstoff)
unterzogen. Die Nachkommen aus den verschiednen
Kreuzungsumgebungen wurden einem Kältestress ausgesetzt
und deren Reaktion mittels Chlorophyllfluoreszenz und
Analysen der Genexpression untersucht.
Schlagwörter: Trockenstress; Froststress; Chlorophyllfluoreszenz; parentaler Effekt; Elektrophorese