Promotionsstipendium: Dr. Simone Gatzke

Vergleichende Analyse verschiedener Stressreaktionen alter Landsorten und moderner Hochertragssorten von Gerste (Hordeum vulgare L.)

Stressreaktion von Gerstevarietäten in unterschiedlichen DomestizierungsstufenDie Selektion landwirtschaftlicher Pflanzen auf Hochertrag könnte pflanzliche Stressreaktionen beeinflusst haben. So könnten Abwehrmechanismen gegenüber Pathogenen und Herbivoren aufgrund starken Pestizideinsatzes sowie durch vermehrt spezialisierte Schädlinge reduziert sein. Um darüber Informationen zu erhalten, wurden die Emissionen biogener flüchtiger organischer Verbindungen (Biogenic volatile organic compounds, BVOC) aus verschiedenen Gerstensorten analysiert. Induziert wurden die Emissionen durch Applikation von Methyljasmonat (MeJA) und Ozon, als Trigger für typische pflanzliche Stressantworten. Ich habe BVOC Emissionen von 31 verschiedenen Gerstensorten nach MeJA-Applikation bestimmt, um so Aussagen für die besten geeigneten Gerstenvarietäten zu bekommen. Aufgrund hoher Variabilitäten bei diesem Screening waren allerdings keine quantitativen Aussagen möglich. Daher wurde die Auswahl der Gerstenvarietäten durch andere Kriterien wie die Unterscheidungsmöglichkeit zwischen alten Landsorten und modernen Hochertragssorten oder die Keimfähigkeit der Samen getroffen. Ausgewählt wurden die alten Landsorten BCC 1479, BCC 173 und BCC 869 sowie die Hochertragsorten Barke, Varde und Marthe. Diese sechs Gerstensorten wurden statistisch belastbar nach MeJA-Exposition untersucht (n=6). Hierbei zeigten die alten Gerstensorten allgemein höhere Emissionsraten als die modernen Hochertragssorten. Hauptemissionen waren das Monoterpen Linalool sowie das Sesquiterpen Caryophyllen, die eine Rolle als Abwehrsignal einnehmen. Sowohl in alten sowie in den modernen Sorten konnte nach MeJA-Expositionen eine vergleichbare endogene Jasmonsäure-Akkumulation nachgewiesen werden. Da diese als Trigger der Terpenoidemission angenommen wird, muss die geringere Terpenoidemissionen der Hochertragssorten auf Prozesse nach der JA-Akkumulation zurückgeführt werden. Die Ozonexpositionexperimente wurden bisher für die alte Landsorte BCC 1479 und für die moderne Sorte Barke abgeschlossen (n=6). Diese Sorten zeigten keine signifikanten Unterschiede der „green leaf volatile“ (GLV) Emissionen, was auf eine gleich starke Schädigung des Blattgewebes hindeutet. Zudem wurden neben den GLV Emissionen qualitativ dieselben Terpenoidemissionen wie nach MeJA-Applikation gefunden. Bezüglich der Terpenoidemissionen zeigte sich das gleiche Muster wie nach MeJA-Expositionen. Ob auch nach Ozonexposition Jasmonsäure das zentrale Signalmolekül ist, soll im dritten Jahr meiner Dissertation auch anhand von Microarray-Analysen überprüft werden.

AZ: 20009/015

Zeitraum

01.06.2009 - 31.05.2012

Institut

Forschungszentrum Jülich Institut für Bio- und Geowissenschaften (IBG) IBG-2: Pflanzenwissenschaften

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Betreuer

Prof. Dr. U. Schurr