The Turnover of Respiratory Carbon Pools in Grass Plants – Assessment by Dynamic 13C Labeling and Compartmental Analysis of Tracer Kinetics in Respired CO2

The subject of the present thesis is the functional identification of the substrate pools forming the respiratory carbon supply system of intact plants of perennial ryegrass (Lolium perenne L.). In particular, it provides estimates of the number, size and turnover rate of pools and their relative importance (fractional contributions) as sources of carbon for shoot and root respiration, and it explores the effects of nitrogen fertilizer supply on substrate pool properties. The analysis was performed with plants growing in continuous light with either a low or a high nitrogen fertilizer supply. Plants were dynamically labeled with 13CO2/12CO2 for periods ranging from 1 h up to 1 month, followed by measurements of the rate and isotopic composition of respiration in shoots and roots, and compartmental modeling of the tracer kinetics in respiratory CO2
Diese Arbeit befasst sich mit der Identifizierung der funktionellen Eigenschaften jener Substratpools, die das Kohlenstoff-Versorgungssystem der Respiration von Lolium perenne darstellen. Insbesondere sollte deren Größe und Umsetzungsrate erfasst als auch ihre quantitative Bedeutung als Kohlenstoffquelle für die Respiration von Spross und Wurzel von intakten Pflanzen bestimmt werden. Ein weiteres Augenmerk lag auf den Auswirkungen der Stickstoffversorgung der Pflanzen auf die Eigenschaften der respiratorischen Substratpools. Dazu wurden Pflanzen in Klimakammern unter kontrollierten Bedingungen in zwei kontrastierenden Stickstoffniveaus gezogen und mit 13CO2/12CO2 für Zeiträume von 1 h bis 1 Monat isotopisch markiert, an deren Ende die Respirationsraten von Spross und Wurzel sowie die Isotopensignatur des respirierten CO2 im Dunkeln gemessen wurde. Die Erscheinungsraten von markiertem Kohlenstoff im respirierten CO2 wurden mit kompartimentellen Modellen untersucht.