2 Literaturübersicht zur Reaktion von Pflanzen auf Salzstress und In-vitro-Verfahren zur Regeneration

2.1 Salzstress bei Pflanzen

2.1.1  Salzböden

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Bodenversalzung hat einen großen Einfluss auf die Produktivität von Kulturpflanzen. Sie tritt in ariden und semiariden Klimagebieten auf, in denen die Verdunstung größer ist als die Niede r schlagsmenge ( Mc William 1986). Versalzte Böden haben einen hohen Gehalt an löslichen Salzen und austauschbarem Natrium. Sie können schwach sauer (nie d rige pH-Werte/ hoher Gipsanteil) bis stark alkalisch (hoher pH-Wert/ hoher Sodagehalt) sein. Die hauptsächlich vorkommenden Salze sind: Natriumchlorid (NaCl), Natriumcarbonat (Na 2 CO 3 ) und Kalziumchlorid (CaCl 2 ). Der Versalzungsprozess ist in ariden Klimagebieten darauf zurüc k zuführen, dass das Wasser verdunstet und Salze im Boden zurückble i ben ( Scheffer & Schachtschabel 2002).

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Saline Böden sind durch hohe Konzentrationen verschiedener löslicher Salze chara k terisiert. Zu den dominierenden Ionen zählen Na + , CO 3 - , Mg +2 , Cl - , NO 3 - , K + , SO 4 -2 . Nach Champa (1974) gilt ein Boden als salin, wenn in der Bodenlösung mindestens 0,5% Salz vorhanden ist. Nach Amberger (1988) sind natriumreiche Böden in ariden Gebieten mit salzhaltigem Grundwasser an bewässerten Standorten zu finden. Zu einer Chloridanreicherung im Boden kommt es in ar i den und semiariden Gebieten außerdem, wenn Chlorid durch hohe Temperaturen mit dem Wa s serstrom kapillar an die Oberfläche transportiert wird und dort als Na + und Cl - ausgefällt wird.

Mit zunehmender Verbreitung des Bewässerungslandbaus in ariden und semiariden Gebeten tr e ten vermehrt Salzschäden an Kulturpflanzen auf. Das mit dem Bewäss e rungswasser zugeführte und/oder aus dem Grundwasser aufsteigende Salz kann das Pflanzenwachstum auf mehrfache Weise beeinträchtigen ( Bernstein & Hayward 1958). Besonders große Salzmengen reichern sich in Meeresnähe an Ste l len mit anstehendem Grundwasser und bei intensiver Bewässerung ohne ausreichende Dränage von salzhalt i gen Böden an ( Larcher 1984).

McWilliam ( 1986) diskutiert einige Möglichkeiten, um das Problem der Salinität zu l ö sen:

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2.1.2  Physiologische Grundlagen von Salinität bei Pflanzen

Die Pflanzen können bezüglich Salztoleranz grob in zwei Gruppen eingeteilt werden:

Halophyten mit einer hohen Salztoleranz und Nichthalophyten (Glykophyten), zu denen alle Ku l turpflanzen zählen, die eine vergleichsweise geringe Salztoleranz aufwe i sen.

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Die meisten Kulturpflanzen weisen eine hohe Empfindlichkeit gegenüber Salzen auf ( Meiri & Shalhevet 1973). Bernstein (1975 ) und Matar et al. ( 1975) fanden, dass das unterschiedliche Toleranzverhalten von Arten und Sorten gegenüber hohen NaCl-Konzentrationen abhängig ist von:

Einige Nutzpflanzen vertragen höhere Salzgehalte z.B. Tomaten Baumwolle und Weizen ( Hopnikes 1995). Nach Koyro & Lieth (1998) wachsen Glykophyten bei NaCl-Konzentrationen im Boden von 0 bis 7 g/l, niedrigsalztolerante Pflanzen bei 7 bis 25 g/l und salztolerante Haloph y ten bei 25 bis 65 g/l.

2.1.2.1 Einfluss von Salinität auf die Na+- und Cl--Gehalte in den Pflanzen

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Die Erhöhung der NaCl-Konzentrationen im Boden führt z.B. bei Apfel zu einem Anstieg der Na + - und Cl - -Gehalte in der Trockensubstanz ( West 1978). Die erhöhte Membranpermeabilität durch Salinität führt zum Anstieg des Transports von Cl - und Na + ( Greenway & Munns 1980). Nach Sanchez et al. (2002) akkumulierten die Wu r zeln der Citrus- Unterlage 'Kleopatra' höhere Konzentrationen von Cl - und Na + als die Wurzeln der Citrus- Unterlage 'Carrizo'. Salinität erhö h te den Natriumgehalt in den Wurzeln beider Unterlagen und nur in den Blättern von 'Kleopatra' bei 90 mM NaCl und reduzierte die K + -Gehalte.

Walker et al. (1982 und 1983) haben bei verschiedenen Citrus -Cultivaren eine Abst u fung in der Salzempfindlichkeit festgestellt. Maximal wurden 100 mM vertragen. Diese Salzempfindlichkeit ist mit einer unterschiedlichen Fähigkeit der Aufnahme von NaCl und des Transportes von der Wurzel zum Spross verbunden. Flowers et al. (1977) stellten bei Halophyten fest, dass Na + und Cl - in den Vakuolen gespeichert werden und dadurch weniger gefährlich sind. Schmutz & Lüdders (1998) beobachteten, dass die Unterlage '13-1' von Mango mehr Na + und Cl - in den Wurzeln speicherte als die Unterlage 'Turpentine', aber in den Blättern von 'Turpentine' mehr Na + und w e niger Cl - als bei '13-1' gespeichert wurde.

Cachorro et al. (1993) haben festgestellt, dass bei Phaseolus vulgaris die Gehalte von Na + , Cl - und K + in den Blättern erhöht wurden, wenn die Konzentrationen von Na t riumchlorid in der Nährlösung bis 50 mM gesteigert wurden. Es gab keinen Einfluss von NaCl auf den Gehalt von Ca +.

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Aufnahme von Natrium

Natrium liegt vorwiegend als freies Ion im Zytoplasma vor. Natrium wird in den Pfla n zen im Vergleich zu Calcium und Mangan bevorzugt transportiert ( Amberger 1988). Bergmann (1988) gibt eine Schwankungsbreite der Na + -Gehalte in den Pflanzen von 0,004 bis 2% an. Die Na + -Aufnahme der Pflanzen und der Transport von den Wurzeln in den Spross ist je nach Pfla n zenart unterschiedlich. Nach Läuchli (1979 ) kann eine Regulierung des Na + -Ausschlusses im ältesten proximalen Wurzelbereich stattfinden. Dabei wird Natrium durch Xylemparenchym aus den Gefäßen resorbiert. Durch eine erhöhte Na + -Permeabilität im Bereich der Wurzelzone findet ein intens i ver K + -stimulierter Na + -Austausch in die umgebende Nährlösung statt.

Wegen der Empfindlichkeit der Enzyme für höhere NaCl-Gehalte wird Na + aus dem Zytoplasma ausgeschlossen. Na + wird in der Vakuole kompartimentiert ( Cheeseman 1988). Diese Kompa r timentierung von Natrium ist normalerweise begrenzt. Die Ko n trolle des Transports von Na + aus der Wurzel zum Spross ist für das Überleben der Pflanzen unter Salinität von Bedeutung. Die gegenüber Salinität tolerante Avocadou n terlage 'Guatemalan' wurde durch hohe NaCl-Gehalte kaum geschädigt und akkumulierte in der Wurzel mehr Natrium als herkömmliche salzempfin d liche Avocadounterl a gen ( Kadman 1963, Downton 1978 ).

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Soylu (1987) wies bei der Apfelunterlage 'M 9' eine geringere Fähigkeit der Akkum u lation von Natrium im Neutrieb nach als bei der Unterlage 'M 4'. Die Unterlage 'M 26' verlagert mehr Na t rium in den Neutrieb. Die höheren Na + -Gehalte in den Blättern la s sen sich auf eine stärkere Transpiration zurückführen.

Auch bei Artischocke haben die älteren Blätter höhere Na + -Gehalte als die jüngeren Blätter ( Graifenberg et al. 1995 ). Die Ursache ist die Kompartimentierung der Natr i umgehalte in den Vakuolen und die Verdünnung des Natriums in den jungen wac h senden Blättern. Cheseemann (1988) vermutet, dass die alten Blätter toxische Gehalte von Natrium akk u mulieren und damit die jungen Blätter schützen.

(Bergmann 1988) teilte die Pflanzen nach der Na + -Aufnahme und -verlagerung in drei Gruppen ein:

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Physiologische Wirkung von Natrium

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Aufnahme von Chlorid

Chlorid wird schneller von den Pflanzen aufgenommen. Dadurch ist der Cl - -Gehalt in Pflanzen höher als der Natriumgehalt, was wahrscheinlich der Grund der Blattschädigung bei salzgestres s ten Pflanzen ist (Greenway & Munns 1980).

Die Beweglichkeit von Chlorid ist je nach Pflanzenart verschieden. Mit dem Transpir a tionsstrom gelangt es über die Leitungsbahnen in die Blattspreiten. Chloridionen sind in den Chloroplasten lokalisiert und in der Photosynthese an der Freisetzung von Sauerstoff durch Wasserspaltung beteiligt (Amberger 1988)

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Kadman (1963) hat festgestellt, dass bei den Arten von Avocado, die weniger empfin d lich gegen Salinität sind, eine geringere Aufnahme und ein geringerer Transport von Chlorid vom Substrat zu den Blättern und somit eine höhere Toleranz gegenüber Cl - -Konzentrationen in den Blättern vorliegen. Während Natrium in der Wurzel und dem unteren Stammbereich akkumuliert wird, bevor es in den Spross osmotisch verlagert wird, wird Chlorid mit dem Transpirationsstrom in die oberirdischen Organe, beso n ders die Blätter, verlagert Im Gegensatz dazu hat Downton (1978 ) berichtet, dass zwei salzempfindliche Unterlagen von Avocado stärker Chlorid in den Blä t tern akkumulieren als eine tolerante Unterlage, die den Eintritt von Chlorid in die Blätter ei n schränkt.

Nach Döring & Lüdders (1987) wies der Granatapfel in Wurzeln höhere Cl - bzw. SO 4 - -Gehalte auf, als in Trieben, was als Hinweis auf eine mögliche Retention gewe r tet werden kann. Da der Gehalt beider Anionen in Blättern am höchsten war, scheint die Fähigkeit zur R e tention jedoch begrenzt zu sein.

Physiologische Wirkung von Chlorid

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2.1.2.2 Wirkung der Salinität auf Wasseraufnahme, Wachstum und Blattschädigung

Durch Erhöhung der Salzkonzentrationen im Wurzelmedium wird das Gleichgewicht zwischen Wasserzufuhr aus dem Boden und Wasserabgabe der Blätter gestört, bei Apfel wurde die Wa s seraufnahme reduziert ( West 1978) Bielorai et al. (1983) stellten eine Reduzierung der Wa s seraufnahme bei Grapefruit bei erhöhten NaCl-Konzentrationen fest. Die Wasseraufnahme der Pflanzen durch die Wurzeln wird bei einer Erhöhung der Na + -Konzentration im Boden infolge von Verdichtungen und einer Verringerung der Permeabilität des Bodens behindert ( Greenway & Munns 1980 ).

Die von Bernstein et al. (1974) festgestellte Erhöhung der Na + - aber vor allem der Cl - -Gehalte in Kartoffelblättern bewirkt vermutlich eine Bindung der Wassermoleküle in den Zellen und damit eine verzögerte Wasserdampfabgabe. Grosse & Ünlü (2002) berichten, dass eine hohe Salzko n zentrationen im Boden bei der Pflanze zu einem osmotischen Wasserentzug führen kann, so dass die Pflanze gezwungen ist ihre Stomata zu schließen, um nicht noch mehr Wasser durch Transp i ration zu verlieren. Das Schließen der Stomata verringert den Wasserverlust, führt aber andere r seits dazu, dass die Pflanze einem Kohlendioxidmangel ausgesetzt ist.

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Durch hohe Na + - und Cl - -Gehalte in der Pflanze wird die Photosynthese gestört. Gausman et al. (1972) berichteten , dass dadurch bei Baumwolle die Chloroplastenstruktur und die Mitochon d rien verändert werden. Außerdem erhöht der Salzgehalt in der Pflanze die Atmung und die b e hindert die CO 2 -Assimilation.

Hohe Salzgehalte in der Pflanze bewirken eine Veränderung der Aktivität vieler E n zyme z. B. Catalase und Pyroxidase ( Vasile 1963). Nach Rains (1972) erfordert der erhöhte aktive Na + -Transport aus dem Zytoplasma in die Vakuole einen erhöhten Energieaufwand, der zu einem E nergiemangel und einem reduzierten ATP/ADP-Verhältnis in der Pflanze führt.

An verschieden Gemüsearten wurde z. B. nachgewiesen, dass die Erhöhung der Na + - Konzentr a tion im Zytoplasma zur Reduzierung der Photosynthese, Beeinträchtigung der Proteinsynthese und Erhöhung der Hydrolyse des Proteins führt ( Chartzoulakis 1994, Kosegarten 2001, Niemann 1965). Die veränderte Mineralstoffzusammense t zung in der Pflanze beeinflusste nicht nur die verschiedenen Stoffwechselprozesse, sondern bewirkte auch eine Veränderung der Membranpermeabilität. Nach Shojani (2002) bewirkt die Anwesenheit von Salzionen in den Ze l len von Zuckerrüben und Baumwolle Veränderungen in der Enzymaktivität. NaCl hat ebenfalls eine hemmende Wirkung auf die Aktivität einiger Enzyme, die eine entscheidende Rolle in der Samenkeimung spielen. Durch NaCl-Salinität wurden die Nettophotosyntheserate und die Transpiration von zwei Guavensorten vermindert. Dieser Effekt konnte durch Zugabe von 10 mM Ca(NO 3 ) 2 kompensiert werden ( Dinar et al. 1999).

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Nach Helal & Mengel (1981) erfolgt eine Wachstumsreduzierung durch Beeinflussung ve r schiedener turgorabhängiger metabolischer Prozesse. Bei Salzstress wird die CO 2 -Assimilation behindert, die Proteinsynthese gehemmt und die Atmung erhöht ( Mengel 1979, Walker et al. 1983). Das Pflanzenwachstum hängt von Pflanzenart, Wasserverfügbarkeit des Bodens, der Ko n zentration und Zusammensetzung der Sa l ze in der Bodenlösung saliner Böden ab. Die Pflanzen die unter NaCl-Salinität leiden haben einen geringen Energiestatus, der beispielsweise durch E r höhung der Lichti n tensität verbessert werden kann ( Helal & Mengel 1981).

Das Gleichgewicht zwischen der Wasserzufuhr aus dem Boden und der Wasserau f nahme der Blätter wird durch Erhöhung der Salzkonzentration im Substrat gestört. Die Reduzierung des Wassergehaltes in den Blättern führt zur Senkung des Saugspa n nungsgradienten ( Dinkelberg 1990). Nach Soylu & Lüdders (1988) hat ein gering e rer Wassergehalt in den Blättern bei der Apfelsorte 'Golden Delicious' eine Reduzi e rung des Triebzuwachses zur Folge. Ein reduziertes Wachstum wird weiterhin mit e i nem Ionenüberschuss in ausgewachsenen Blättern, verbunden mit einer Wasserreduzierung im wac h senden Gewebe begründet ( Greenway & Munns 1980).

Nach einer 6-wöchigen Behandlung der Mandarinenunterlagen 'Kleopatra' und 'Carr i zo' mit 0, 30, 60 und 90 mM NaCl, wurden Wachstum, Blattchlorophyllgehalt und Konzentration der m i neralischen Nährstoffe von Sanchez et al. (2002) gemessen. Salinität verringerte das Wachstum beider Unterlagen bei 60 und 90 mM NaCl. Mit gleichen Konzentrationen wurde der Chlor o phyllgehalt in den Blättern von 'Carrizo' mehr reduziert als in den Blättern von 'Kleopatra'. Downton (1978 ) stellte für Avocado schon bei 5 bis 10 mM NaCl eine Reduzierung von Wach s tum und Ertrag fest. Das vegetative Wachstum unterschiedlicher Olivensorten war durch Sal z stress weniger beeinflusst als die Ertragsleistung ( Hassan et al. 2000).

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Wahome (1999) hat nachgewiesen, dass eine NaCl-Belastung bei allen untersuchten Genotypen von Rosen eine signifikante Verringerung der Wuchsleistung (Gesamt- und Wurzeltrockenmasse) verursachte. Wuchsbeeinträchtigungen traten bei Azaleen durch 100 mg/l Na + im Gießwasser und Frischertragsminderungen bei 140-150 mg/l Na + auf ( Risse & Schenk 1990).

Untersuchungen bei mehreren Pflanzenarten weisen darauf hin, dass die unter salinen Bedingu n gen an älteren Blättern entstehenden Schäden durch sehr hohe Ko n zentrationen von Cl - und/oder Na + in diesen Blättern verursacht werden ( Bernstein 1975, Greenway & Munns 1980). Unter Salinität treten an Gehölzen Chlorosen, Bla t trandnekrosen und vorzeitiger Blattfall auf ( Francois 1982) . Die Kationen Natrium, Calcium, Kalium und Magnesium und die Anionen Su l fat, Chlorid, Nitrat und Carbonat können sich in Halophylen bis auf ein Ausmaß der Salzschäd i gung anreichern (Läuchli 1979). Meri & Shalhevet (1973) charakterisieren die an Blättern beginne n den Nekrosen als typisches Symptom von Chloridschäden. Hughes & Hanan (1978) haben beobachtet, dass die Behandlung von Rosen mit NaCl oder NaHCO 3 zu Welken und Blat t schädigungen wie Nekrosen und Chlorosen führt. Nach Weber & Reimann-Philipp (1989) sind typische NaCl-Schäden bei Rosen zuerst an unteren a l ten Blättern erkennbar. Die Blattspitzen werden nekrotisch, dann verbreitet sich die Schädigung auf den Rest Blattfläche, d a nach fallen die nekrotischen Blätter ab.

El Siddig & Lüdders (1994) stellten fest, dass bei Apfel hohe Cl - -Gehalte in den Blä t tern zuerst zu Schädigungen an den Blatträndern führten. Das beruht auf dem übe r wiegenden Transport des Chlorids mit dem Transpirationsstrom. Zunächst chlorotische dann nekrotische Blattränder, z u erst an ältesten, später auch an jüngeren Blättern werden in der Literatur als typische Cl - Sch ä digungen beschrieben. Bergmann (1988) und Risse & Schenk (1990) haben nachgewiesen, dass Schadsymptome bei Azaleen durch Gießen mit 150 mg/l Cl - im Wasser auftraten. Die Pflanzen warfen b e reits im Oktober teilweise die Blätter ab. Keine Schadsymptome traten durch Gießen mit 80 mg/l Cl - auf. Huglles & Hanan (1978) ermittelten bei Rosen in Containern, Schäden bei 142 mg/l Cl -

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Nach Hassan et al. (2000) führt zunehmender Salzgehalt im Boden zur Erhöhung der Na + - und Cl - - Konzentration in den Blättern von Oliven. Bäume des weniger toleranten Olivenkultivars 'Teffahi' akkumulierten beträchtliche Mengen von Na + und Cl - in den Blättern. Im Gegensatz dazu akkumulieren die Bäume des tolerantesten Kultivars ' A gizi-Aksii' die geringsten Mengen von Na + und Cl - in den Blättern. Chartzoulakis & Klapaki (2000) stellten fest, dass bei Papr i ka bestimmte Sorten bei 100 mM und 150 mM NaCl geschädigt wurden und sich die Toxizität s symptome zuerst an den unteren Blättern zeigten (Chlorosen und Nekrosen an Blatträndern).

Die Ursachen der Salzschädigung bei den Pflanzen wurden in vielen Arbeiten b e schrieben, wobei sich zwei Theorien über die Auswirkung der hohen Salzgehalte e r geben:

2.1.3  Salzstress bei Pyrus

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Die Birne wird generell als salzempfindlich klassifiziert. Die Pflanzen werden über e i nen längeren Zeitraum sogar durch geringe Salzkonzentrationen im Boden geschädigt. Die Salztoleranz von Pyrus kann durch die Auswahl von geeigneten Unterlagen ve r bessert werden. Salztoleranz ist bei den Hauptobstarten untersucht wurden, aber für die Birne liegen diesbezüglich nur wenige U n tersuchungsergebnisse vor.

So wurden z.B. die Trieblängen von 2-jährigen Sämlingen von Pyrus betulifolia bis zur 5. Woche von steigenden NaCl-Konzentrationen bis 200 mM NaCl nicht beeinflusst. Unter gleichen Bedi n gungen wurden die Trieblängen der Sämlinge von Pyrus pyrifolia bereits bei 100 mM NaCl red u ziert. In der 10. Woche sank die Toleranzgrenze auf 150 mM NaCl bei Pyrus betulifolia und auf 50 mM NaCl bei Pyrus pyrifolia ab ( Okubo & Sakuratani 1999).

Die Natriumkonzentration war in den Blättern 2-jähriger Sämlinge von Pyrus betulifolia in der 5. Woche und in der 10. Woche bei 25, 50, 100 und 150 mM NaCl nur unw e sentlich, jedoch ab 200 mM NaCl deutlich erhöht. In Gegensatz dazu stieg die Na + -Konzentration bei Sämlingen von P y rus pyrifolia schon bei 100 mM und 150 mM NaCl in der 5. Woche deutlich an. In der 10. Woche war, unabhängig von den 4 Konzentr a tionen (50, 100, 150, 200 mM) an NaCl, generell die Na + -Konzentration in den Blättern erhöht.

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Die Chloridkonzentration in den Blättern bei Pyrus betulifolia erhöhte sich in der 5. Woche ab 100 mM NaCl. Die Chloridempfindlichkeit von Pyrus pyrifolia zeigte sich bereits bei einer Ko n zentration von 25 mM NaCl deutlich durch einen erhöhten Anteil abgestorbener Blätter ( Okubo & Sakuratani 1999).

2.2 Reaktionen von Pflanzen in vitro auf Salzstress

Techniken der Gewebekultur sind als Methode für physiologische Untersuchungen sowie Vers u che an Mechanismen der Stresstoleranz von Bedeutung ( Ochoa-Alego & Lopez-Gutierrez 1987). Widersprüchliche Meinungen gibt es über die Beziehung zwischen Salztoleranz der Zellen im Vergleich zur ganzen Pflanze ( Perez-Alfocea et al. 1994). Salztoleranz hängt von den E i genschaften der Zellen und auch von der physiologischen und anatomischen Integrität der Pfla n ze ab.

Obwohl resistente Pflanzen durch In-vitro-Kultur ausgewählt werden können, sind die physiol o gische Anpassung an NaCl-Stress und der Zusammenhang zwischen dem Mechanismus der R e sistenz von In vitro- und ganzen Pflanzen noch nicht vollständig geklärt ( Bourgeals-Chaillou & Guerrier 1992).

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Die toxischen Ionen wie Na + und Cl - und ihre Wirkung auf die Aufnahme der Nährstoffe beei n flussen die biochemische und physiologische Reaktion der Glykophyten unter dem Einfluss der Salinität. Der Mechanismus der Anpassung an Salinität muss die Vermeidung der osmotischen und toxischen Belastung sein. Bei Gewebekultur kon n ten die Probleme der physiologischen Komplexität und Strukturkomplexität von ganzen Pflanzen vermieden werden, weil Gewebeku l tur für die Untersuchung physiolog i scher Auswirkungen unter Salinität und sogar für Zellen von Bedeutung ist ( Olmos & Hellin 1996 a, b).

Die akkumulierten Na + - und Cl - -Ionen werden in der Vakuole gespeichert. Das Zyto p lasma wird für eine osmotische Anpassung mit Zucker und Prolin angereichert. Die toleranten Glykophyten haben die Fähigkeit zum Na + und Cl - -Ausschluss aus den Sprossen ( Greenway & Munns 1980).

Zur Anwendung der Gewebekultur für Salztoleranzuntersuchungen ist es notwendig, die Reakt i on der ganzen Pflanzen in vivo und von Zellen oder Explantaten wie Wu r zeln oder Sprossen in vitro zu vergleichen. Ein Zusammenhang zwischen der Salzt o leranz der ganzen Pflanze und den Zellen in vitro existiert, wenn die Toleranz der Pflanze auf physiologischen Mechanismen in den Zellen beruht ( Naik & Widholm 1993).

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Morpurgo (1991) wies für zehn Kartoffelklone bei hohen Salzkonzentrationen hoc h signifikante Korrelationen zwischen In-vitro-Wachstumsparametern und Ertragskomponenten unter Feldb e dingungen nach. Die Überlebensrate von Eucalyptus microtheca reduzierte sich durch eine Erh ö hung der NaCl-Konzentration im Medium auf 140 mM. Bis 70 mM NaCl wurde sogar die Bewu r zelung zweier Klone stimuliert ( Morabito et al. 1994). Salinität wirkt sich auf die Induktion und Vermehrung des Kallus von Rosmarin aus. Die Sprossanzahl wurde durch Zugabe von 70 mM NaCl in das Vermehrungsmedium red u ziert ( Tawfik 1997).

2.3 In-vitro-Verfahren zur Regeneration von Pyrus

Explantatarten

Als Explantate eignen sich bei Birnen neben Sprossspitzen ( Nadosy 1997, Jones & Webster 1989, Leblay et al. 1992, Niino et al. 1992, Singha et al. 1985, Wang 1992), auch Sprosssegme n te ( Sonjuan et al. 1990, Al Maarri et al. 1994, Oka et al. 1991).

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Desinfektion

Oka et al. (1991) benutzten für die Desinfektion der Sprosssegmente von Pyrus ser o tina 70%iges Ethanol für 1 Minute und 0,5%iges Natriumhypochlorid für 30 Minuten. Sergio & Caso (1986) wendeten 70%iges Ethanol und 0,8%iges Natriumhypochlorid für 15 Minuten an. Shibli et al. (1997) verwendeten als Desinfektionsmittel für Kno s pen von Wildbirnen ( Pyrus syrica ) 5,25%iges Natriumhypochlorid und 0,1 %iges Tween 20 für 10 Minuten. Lane (1979) benutzte 2,5%iges Natriumhypochlorid für 15 Minuten für Knospen von Pyrus communis 'Bartlett' und Faggioli et al. (1997) setzten für Sprossspitzen von Pyrus communis 0,7%iges Natriumhypochlorid für 10 Minuten ein.

Vermehrung

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Für die Vermehrung von Birnensprossen werden verschiedene Medien empfohlen. Am häufigsten wird ein modifiziertes MS-Medium nach Murashige & Skoog (1962) verwendet ( Nandwan et al. 2000, Ponchia & Gardiman 1993, Webster & Jones 1991, Predieri et al. 1989, Oka et al. 1991, Rida et al. 2000, Lane 1979, Jones & Webster 1989, Shibli et al. 1997, Predieri et al. 1989, Niino et al. 1992, Singha et al 1985). Ebenfalls gute Vermehrungsraten wurden auf and e ren Medien erreicht. So benutzte z.B. Nadosy (1997) WPM-Medien für die Vermehrung von Birnenunterlagen.

Cytokinine haben bei Pyrus einen signifikanten Einfluss auf die Sprossstreckung ( Chevreau & Leblay 1993 ). Nach Sanjuan et al. (1990) wird die Vermehrungsrate der Sprosse durch Zugabe von 0,5ml bis 2ml BAP gesteigert. Chevreau et al. (1989) beobachteten, dass die Wuchsreguli e rung sehr wichtig für die Regeneration von P y rus communis ist. Die Regeneration konnte ohne Auxine, aber nicht ohne Cytokinine durchg e führt werden.

Der Zucker als Energiequelle hat einen entscheidenden Einfluss auf das Sprosswachstum bei P y rus Rida et al. (2000) erzielten bei Wildbirnen eine höhere Regen e rationsrate auf einem MS-Medium mit Saccharose als mit Fructose oder Glucose. Chevreau et al. (1989) berichteten, dass der Zusatz von Saccharose (10-50g/l) einen großen Einfluss auf die Sprossregeneration der Bi r nensorte 'Crystal' hat. Nach Kunneman & Albers (1992) liegt die optimale Konzentration von Saccharose für hohe Verme h rungsraten und ein hohes Sprosswachstum von Pyrus communis bei 30-35g/l.

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Bewurzelungsphase

Durch Ansteigen der IBS-Konzentrationen bis 3mg/l wurden die Bewurzelungsraten (72%) und Wurzellängen bei Wildbirnen ( Pyrus syrica ) gesteigert ( Shibli et al. 1997). Al Maarri et al. (1994) berichten, dass die besten Auxine für die Bewurzelung von P y rus NES und IBS (0,2mg/l) sind . IES dagegen ist ungeeignet für die Bewurzelung. Die Bewurzelungsrate erhöhte sich mit z u nehmender Anzahl der Subkulturen (bis zu 14 Subkulturen) auf 70%, unter der Zugabe von IBS.

Saccharose spielt eine große Rolle für die Bewurzelung von Pyrus . Die besten B e wurzelungsraten wurden bei Malus und Pyrus auf MS-Medium mit 30g/l Saccharose erzielt ( Kunneman & Albers 1992).

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Akklimatisation

Hormon- und Zuckerkonzentrationen sowie Art und Menge des Verfestigungsmittels in vitro wirken ex vitro weiter. Kunneman & Albers (1992) fanden bei Malus- und Pyrus- Klonen, dass in vitro bewurzelte Sprosse sich besser akklimatisieren und rascher we i terwachsen als ex vitro bewurzelte. Nadosy (1997) stellte fest, dass die Akklimatisat i on am unproblematischsten ist, wenn Pyrus im März überführt wird, da sich die so m merliche Witterung positiv auszuwirken scheint.


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19.05.2005