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In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss chronisch erhöhter Ozonbelastung auf Buche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) eines forstlich begründeten, gut mit Nährstoffen und Wasser versorgten, ca. 60 Jahre alten Mischbestandes (Kranzberger Forst/Freising) über einen Zeitraum von drei Jahren untersucht. Ziel war die Quantifizierung chronischer O3-Wirkung auf Altbäume. Hierzu wurde die O3-Empfindlichkeit biochemischer, physiologischer und struktureller Baumparameter zwischen einem experimentell, durch "Free-Air-Begasung" chronisch erhöhten O3-Regime (2xO3) und dem unveränderten O3-Regime (1xO3 = Kontrolle) der Bestandsluft verglichen. Die Reaktionen von Photosynthese, Transpiration, stomatärer Regulation und struktureller Differenzierung von Blättern und Ästen sowie biochemischen Parametern (freie und konjugierte 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure (ACC); freie Polyamine, Salicyl- und Gentisinsäure) auf die O3-Regime wurden hinsichtlich Konsistenz je Baumart sowie innerhalb der Sonnen- und Schattenkronen geprüft. Auf dieser Basis wurde eine ökologisch relevante Risiko-Einschätzung der am Waldstandort herrschenden, chronischen O3-Belastung für adulte Bestandsbäume erarbeitet. Das momentan in der UNECE verwendete Ozon-Flux-Modell (Level II-Konzept) nach Emberson et al. (2000a, b) wurde für die adulten Buchen und Fichten im Kranzberger Forst parametrisiert und gegenüber aus Gaswechselmessungen abgeleiteten Ozonaufnahmen an Buchen- und Fichtenästen validiert. Grenzwertkonzepte basierend auf AOT40 (= akkumulierte Ozondosis über einer Konzentration von 40 nl l-1) und O3-Flux wurden anhand der Befunde der vorliegenden Studie hinsichtlich ökologischer Relevanz bewertet. Besonderes Augenmerk galt der Bestimmung der O3-Empfindlichkeit von Sonnen- gegenüber Schattenlaub und dem Vergleich zwischen Befunden an den Altbäumen und Literaturan, In a field experiment at "Kranzberger Forst" (near Freising/Germany) the impact of a chronically enhanced O3 regime on about 60-year-old beech (Fagus sylvatica L.) and spruce (Picea abies (L.) Karst.) trees was assessed throughout three growing seasons. Site conditions of the mixed beech/spruce forest were edaphically non-limiting in terms of the nutrient and water availability. The aim of the study was to quantify the chronic ozone impact on and the responses of the adult forest trees. To this end, the ozone sensitivity of biochemical, physiological and structural tree parameters was compared between an experimentally enhanced, twice-ambient ozone regime (2xO3; through an free-air fumigation approach) and the unchanged ambient air (1xO3 = control) at the forest site. Responses of the gas exchange, transpiration, stomatal regulation and structural differentiation of leaves/needles and twigs as well as biochemical leaf parameters (free and conjugated 1-aminocyclopropane-1-carbonic acid (ACC), free polyamines, salicylic- and gentisic acid) to the O3 regimes were examined, regarding consistency within each tree species and their respective sun and shade crowns. Given this set of investigated parameters, an ecologically relevant risk assessment was performed, regarding effects of chronic O3 regimes on the adult forest trees under site conditions. The ozone-flux model currently promoted by UNECE policies (Level II concept; Emberson et al., 2000a, b) was parameterised for the adult beech and spruce trees at "Kranzberger Forst" and validated versus the ozone uptake into the leaf organs as assessed through gas exchange measurements of beech and spruce twigs. Threshold concepts for ozone based on AOT40 (= accumulated ozone dose over a threshold of 40 nl l-1) and O3 flux were evaluated for their ecological relevance. Emphasis was on the quantification of the ozone sensitivity of sun versus shade leav

Biologische Wirkungsfunktionen sind für eine realistische Bewertung des Risikos erhöhter UV-B-Strahlung von grundlegender Bedeutung. Eine neue Funktion wurde für die Akkumulation an Quercetinderivaten in A. thaliana erstellt. Neben der spektralen Abhängigkeit im UV-Bereich (290 – 400 nm) erhöhten sich die Gehalte dieser Schirmpigmente linear mit der Energiemenge an photosynthetisch aktiver Strahlung (PAR: 400 –700 nm). Die Expressions-aktivitäten der Gene der Flavonoidbiosynthese waren bei hoher UV-B-Intensität in Kombination mit niedriger PAR stark erhöht, bei hoher Energie an PAR dagegen gering. Mit Hilfe von DNA-Arrays konnten 28 Gene gefunden werden, die für Proteine codieren, die in der Vergangenheit mit einem oxidativen Stress in der Pflanze in Zusammenhang gebracht worden sind. Diese waren durch erhöhtes UV-B nur dann induziert, wenn gleichzeitig mit relativ niedriger Energie an PAR bestrahlt wurde. In der Natur sind aber hohe UV-B-Werte meist von hoher PAR begleitet, deshalb kann davon ausgegangen werden, dass Blätter von A. thaliana insbesondere durch Quercetinderivate vor erhöhter UV-B-Strahlung abgeschirmt sind., Spectral biological weighting functions are a key prerequisite for the risk assessment of the detrimental potential of elevated UV-B radiation. A new function was established for the accumulation of derivatives from quercetin in A. thaliana. In addition to the spectral dependence in the range of UV radiation (290 –400 nm) the concentrations were linear increased by the amount of energy from photosynthetic active radiation (PAR: 400 –700 nm). Thus, application of elevated UV-B with low PAR background resulted in a strong induction of genes from flavonoid pathway, whereas the combination with high PAR leaded to a moderate induction of this genes. With the help of DNA-Arrays 28 genes were identified, coding mainly for proteins, which implicated an oxidative stress. However, this genes were only induced, when elevated UV-B was combined with low PAR energies. In the most cases solar UV-B radiation is accompanied with high PAR values, leading to the assumption, that leaves of A. thalina have a high UV-B screening capacity in particulary by the means of quercetin derivatives.

Biologische Wirkungsfunktionen sind für eine realistische Bewertung des Risikos erhöhter UV-B-Strahlung von grundlegender Bedeutung. Eine neue Funktion wurde für die Akkumulation an Quercetinderivaten in A. thaliana erstellt. Neben der spektralen Abhängigkeit im UV-Bereich (290 – 400 nm) erhöhten sich die Gehalte dieser Schirmpigmente linear mit der Energiemenge an photosynthetisch aktiver Strahlung (PAR: 400 –700 nm). Die Expressions-aktivitäten der Gene der Flavonoidbiosynthese waren bei hoher UV-B-Intensität in Kombination mit niedriger PAR stark erhöht, bei hoher Energie an PAR dagegen gering. Mit Hilfe von DNA-Arrays konnten 28 Gene gefunden werden, die für Proteine codieren, die in der Vergangenheit mit einem oxidativen Stress in der Pflanze in Zusammenhang gebracht worden sind. Diese waren durch erhöhtes UV-B nur dann induziert, wenn gleichzeitig mit relativ niedriger Energie an PAR bestrahlt wurde. In der Natur sind aber hohe UV-B-Werte meist von hoher PAR begleitet, deshalb kann davon ausgegangen werden, dass Blätter von A. thaliana insbesondere durch Quercetinderivate vor erhöhter UV-B-Strahlung abgeschirmt sind., Spectral biological weighting functions are a key prerequisite for the risk assessment of the detrimental potential of elevated UV-B radiation. A new function was established for the accumulation of derivatives from quercetin in A. thaliana. In addition to the spectral dependence in the range of UV radiation (290 –400 nm) the concentrations were linear increased by the amount of energy from photosynthetic active radiation (PAR: 400 –700 nm). Thus, application of elevated UV-B with low PAR background resulted in a strong induction of genes from flavonoid pathway, whereas the combination with high PAR leaded to a moderate induction of this genes. With the help of DNA-Arrays 28 genes were identified, coding mainly for proteins, which implicated an oxidative stress. However, this genes were only induced, when elevated UV-B was combined with low PAR energies. In the most cases solar UV-B radiation is accompanied with high PAR values, leading to the assumption, that leaves of A. thalina have a high UV-B screening capacity in particulary by the means of quercetin derivatives.

In dieser Arbeit wurde der Einfluss von CO2 und Stickstoff auf das Resistenzverhalten von Kartoffelpflanzen gegenüber Phytophthora infestans und Alternaria solani untersucht. Dabei waren verschiedene in der Literatur diskutierte Resistenzfaktoren von besonderem Interesse. (1) Eine Erhöhung der CO2-Konzentration von 400 ppm auf 700 ppm führte zu einer Reduzierung der Anfälligkeit der Kartoffelpflanzen gegenüber P. infestans und A. solani. Eine zusätzliche N-Gabe (0,8 g N/Pflanze) konnte diese induzierte Resistenz der Pflanzen gegenüber P. infestans teilweise aufheben. Pflanzen, die unter erhöhten Stickstoffkonzentrationen aufwuchsen, waren deutlich anfälliger gegenüber P. infestans als solche, die ohne zusätzliche N-Düngung auskamen. Im Gegensatz dazu hatte eine N-Düngung eine resistenzfördernde Wirkung auf die Interaktion zwischen Kartoffelpflanzen und A. solani.(2) Dabei verschoben die erhöhten CO2-Konzentrationen den Stickstoffstatus der Pflanzen deutlich zugunsten des Kohlenstoffhaushalts. Pflanzen die unter erhöhten CO2-Konzentrationen aufwuchsen, wiesen höhere Konzentrationen der Kohlenhydrate Glukose, Saccharose und Stärke und geringere Stickstoffkonzentrationen auf. Dies spiegelte sich in einem erhöhten C/N-Verhältnis der Blätter sowie der Knollen wieder. Eine Stickstoffapplikation konnte den Stickstoffstatus der Pflanzen verbessern, was sich in der Abnahme des C/N-Verhältnisses der Blätter und Knollen zeigte. (3) Die konstitutiven Gehalte an phenolischen Inhaltsstoffen wurden durch eine erhöhte N-Düngung erniedrigt, was in einer gesteigerten Anfälligkeit der Pflanzen gegenüber P. infestans resultierte. Eine erhöhte CO2-Konzentration hatte hingegen keine Auswirkungen auf den Gesamtphenyl-propanoidgehalt. Die Phenylpropanoide p-Cumaroylnoradrenalin und p-Cumaroyloctopamin wurden durch Inokulation der Blätter mit P. infestans sowie A. solani deutlich induziert. (4) Eine Induktion der PR-Proteine (pathogenesis related proteins) Chitinase, ß-1,3-Glukanase oder Os, In this study the influence of elevated CO2 and nitrogen fertilisation on the resistance of potato plants with regard to Phytophthora infestans and Alternaria solani was investigated. Therefore different resistance factors were a matter of particular interest. (1) An elevation of CO2-concentrations from 400 ppm to 700 ppm showed a reduced susceptibility of potato plants with regard to P. infestans and A. solani. An additional nitrogen fertilisation (0,8 g N/plant) was able to compensate this induced resistance against P. infestans. Plants that were grown under elevated N-concentrations were much more susceptible against P. infestans than plants grown without N-fertilisation. In contrast an N-fertilisation influenced the resistance of potato plants with regard to A. solani in a positive way. (2) At the same time the elevated CO2 concentrations shifted the nitrogen status of the plants in favour of the carbon metabolism. Plants that were grown under elevated CO2 had higher concentrations of glucose, saccharose and starch and lower N-concentrations, which were reflected in an increased C/N ratio of the leaves and tubers. An N-fertilisation was abele to reduce the C/N ratio. (3) The constitutive amounts of phenolic compounds were reduced by nitrogen fertilisation. These plants were more susceptible with regard to P. infestans. In contrast an elevated CO2 concentration had no effect on the amount of phenylpropanoids. The amounts of the phenylpropanoids p-cumaroylnoradrenalin and p-cumaroyloctopamin in the leaves were increased after inoculation with P. infestans and A. solani. (4) Furthermore the PR-proteins chitinase, ß-1,3-glucanase and osmotin were induced after infection with P. infestans and A. solani. Indeed there was a significant correlation between the resistance and the induction of chitinases after infection with A. solani. (5) The ethylene emission was also highly induced after infection with P. infestans. But there was no correlation between the resistance o

In der vorliegenden Studie wurde der Einfluss chronisch erhöhter Ozonbelastung auf Buche (Fagus sylvatica L.) und Fichte (Picea abies (L.) Karst.) eines forstlich begründeten, gut mit Nährstoffen und Wasser versorgten, ca. 60 Jahre alten Mischbestandes (Kranzberger Forst/Freising) über einen Zeitraum von drei Jahren untersucht. Ziel war die Quantifizierung chronischer O3-Wirkung auf Altbäume. Hierzu wurde die O3-Empfindlichkeit biochemischer, physiologischer und struktureller Baumparameter zwischen einem experimentell, durch "Free-Air-Begasung" chronisch erhöhten O3-Regime (2xO3) und dem unveränderten O3-Regime (1xO3 = Kontrolle) der Bestandsluft verglichen. Die Reaktionen von Photosynthese, Transpiration, stomatärer Regulation und struktureller Differenzierung von Blättern und Ästen sowie biochemischen Parametern (freie und konjugierte 1-Aminocyclopropan-1-carbonsäure (ACC); freie Polyamine, Salicyl- und Gentisinsäure) auf die O3-Regime wurden hinsichtlich Konsistenz je Baumart sowie innerhalb der Sonnen- und Schattenkronen geprüft. Auf dieser Basis wurde eine ökologisch relevante Risiko-Einschätzung der am Waldstandort herrschenden, chronischen O3-Belastung für adulte Bestandsbäume erarbeitet. Das momentan in der UNECE verwendete Ozon-Flux-Modell (Level II-Konzept) nach Emberson et al. (2000a, b) wurde für die adulten Buchen und Fichten im Kranzberger Forst parametrisiert und gegenüber aus Gaswechselmessungen abgeleiteten Ozonaufnahmen an Buchen- und Fichtenästen validiert. Grenzwertkonzepte basierend auf AOT40 (= akkumulierte Ozondosis über einer Konzentration von 40 nl l-1) und O3-Flux wurden anhand der Befunde der vorliegenden Studie hinsichtlich ökologischer Relevanz bewertet. Besonderes Augenmerk galt der Bestimmung der O3-Empfindlichkeit von Sonnen- gegenüber Schattenlaub und dem Vergleich zwischen Befunden an den Altbäumen und Literaturan, In a field experiment at "Kranzberger Forst" (near Freising/Germany) the impact of a chronically enhanced O3 regime on about 60-year-old beech (Fagus sylvatica L.) and spruce (Picea abies (L.) Karst.) trees was assessed throughout three growing seasons. Site conditions of the mixed beech/spruce forest were edaphically non-limiting in terms of the nutrient and water availability. The aim of the study was to quantify the chronic ozone impact on and the responses of the adult forest trees. To this end, the ozone sensitivity of biochemical, physiological and structural tree parameters was compared between an experimentally enhanced, twice-ambient ozone regime (2xO3; through an free-air fumigation approach) and the unchanged ambient air (1xO3 = control) at the forest site. Responses of the gas exchange, transpiration, stomatal regulation and structural differentiation of leaves/needles and twigs as well as biochemical leaf parameters (free and conjugated 1-aminocyclopropane-1-carbonic acid (ACC), free polyamines, salicylic- and gentisic acid) to the O3 regimes were examined, regarding consistency within each tree species and their respective sun and shade crowns. Given this set of investigated parameters, an ecologically relevant risk assessment was performed, regarding effects of chronic O3 regimes on the adult forest trees under site conditions. The ozone-flux model currently promoted by UNECE policies (Level II concept; Emberson et al., 2000a, b) was parameterised for the adult beech and spruce trees at "Kranzberger Forst" and validated versus the ozone uptake into the leaf organs as assessed through gas exchange measurements of beech and spruce twigs. Threshold concepts for ozone based on AOT40 (= accumulated ozone dose over a threshold of 40 nl l-1) and O3 flux were evaluated for their ecological relevance. Emphasis was on the quantification of the ozone sensitivity of sun versus shade leav

In dieser Arbeit wurde der Einfluss von CO2 und Stickstoff auf das Resistenzverhalten von Kartoffelpflanzen gegenüber Phytophthora infestans und Alternaria solani untersucht. Dabei waren verschiedene in der Literatur diskutierte Resistenzfaktoren von besonderem Interesse. (1) Eine Erhöhung der CO2-Konzentration von 400 ppm auf 700 ppm führte zu einer Reduzierung der Anfälligkeit der Kartoffelpflanzen gegenüber P. infestans und A. solani. Eine zusätzliche N-Gabe (0,8 g N/Pflanze) konnte diese induzierte Resistenz der Pflanzen gegenüber P. infestans teilweise aufheben. Pflanzen, die unter erhöhten Stickstoffkonzentrationen aufwuchsen, waren deutlich anfälliger gegenüber P. infestans als solche, die ohne zusätzliche N-Düngung auskamen. Im Gegensatz dazu hatte eine N-Düngung eine resistenzfördernde Wirkung auf die Interaktion zwischen Kartoffelpflanzen und A. solani.(2) Dabei verschoben die erhöhten CO2-Konzentrationen den Stickstoffstatus der Pflanzen deutlich zugunsten des Kohlenstoffhaushalts. Pflanzen die unter erhöhten CO2-Konzentrationen aufwuchsen, wiesen höhere Konzentrationen der Kohlenhydrate Glukose, Saccharose und Stärke und geringere Stickstoffkonzentrationen auf. Dies spiegelte sich in einem erhöhten C/N-Verhältnis der Blätter sowie der Knollen wieder. Eine Stickstoffapplikation konnte den Stickstoffstatus der Pflanzen verbessern, was sich in der Abnahme des C/N-Verhältnisses der Blätter und Knollen zeigte. (3) Die konstitutiven Gehalte an phenolischen Inhaltsstoffen wurden durch eine erhöhte N-Düngung erniedrigt, was in einer gesteigerten Anfälligkeit der Pflanzen gegenüber P. infestans resultierte. Eine erhöhte CO2-Konzentration hatte hingegen keine Auswirkungen auf den Gesamtphenyl-propanoidgehalt. Die Phenylpropanoide p-Cumaroylnoradrenalin und p-Cumaroyloctopamin wurden durch Inokulation der Blätter mit P. infestans sowie A. solani deutlich induziert. (4) Eine Induktion der PR-Proteine (pathogenesis related proteins) Chitinase, ß-1,3-Glukanase oder Os, In this study the influence of elevated CO2 and nitrogen fertilisation on the resistance of potato plants with regard to Phytophthora infestans and Alternaria solani was investigated. Therefore different resistance factors were a matter of particular interest. (1) An elevation of CO2-concentrations from 400 ppm to 700 ppm showed a reduced susceptibility of potato plants with regard to P. infestans and A. solani. An additional nitrogen fertilisation (0,8 g N/plant) was able to compensate this induced resistance against P. infestans. Plants that were grown under elevated N-concentrations were much more susceptible against P. infestans than plants grown without N-fertilisation. In contrast an N-fertilisation influenced the resistance of potato plants with regard to A. solani in a positive way. (2) At the same time the elevated CO2 concentrations shifted the nitrogen status of the plants in favour of the carbon metabolism. Plants that were grown under elevated CO2 had higher concentrations of glucose, saccharose and starch and lower N-concentrations, which were reflected in an increased C/N ratio of the leaves and tubers. An N-fertilisation was abele to reduce the C/N ratio. (3) The constitutive amounts of phenolic compounds were reduced by nitrogen fertilisation. These plants were more susceptible with regard to P. infestans. In contrast an elevated CO2 concentration had no effect on the amount of phenylpropanoids. The amounts of the phenylpropanoids p-cumaroylnoradrenalin and p-cumaroyloctopamin in the leaves were increased after inoculation with P. infestans and A. solani. (4) Furthermore the PR-proteins chitinase, ß-1,3-glucanase and osmotin were induced after infection with P. infestans and A. solani. Indeed there was a significant correlation between the resistance and the induction of chitinases after infection with A. solani. (5) The ethylene emission was also highly induced after infection with P. infestans. But there was no correlation between the resistance o