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Forschung

Die Arbeitsgruppe hat mehrere Forschungsschwerpunkte, die sich insbesondere mit dem Phloem­transport in Pflanzen, der Nektaranalyse und der Analyse von Kulturpflanzen befassen.

 

1. Phloembeladung bei Bäumen

 

In den Leitbündeln von Pflanzen werden alle wichtigen Stoffe für das Pflanzenwachstum und dessen Regulation transportiert. Das Xylem ist primär für den Transport von Wasser und Mineralstoffen verantwortlich und das Phloem für den Transport von Assimilaten, wie z.B. Saccharose. Viele Forschungsergebnisse hierzu beruhen auf Untersuchungen an krautigen Pflanzenarten, während über die im Phloem von Bäumen transportierten Assimilate bisher wenig bekannt ist. Auch die möglichen Mechanismen der Phloembeladung (apoplastisch, symplastisch, aktiv, passiv) sind bei holzigen Pflanzen bisher kaum erforscht. Diese beiden Fragestellungen werden daher bei verschiedenen Laubbaumarten (u.a. Quercus robur, Fagus sylvatica, Magnolia kobus, Fraxinus excelsior) und Gymnospermen (u.a. Picea abies, Gnetum gnemon, Ginkgo biloba) bearbeitet. Die Baumarten werden auf folgenden Ebenen analysiert:

  • Bestimmung der möglichen Konzentrationsgradienten für Zucker zwischen dem Cytosol der Mesophyllzellen und dem Phloemsaft (mittels der nicht-wässrigen Fraktionierung zur Bestimmung der subzellulären Metabolitkonzentrationen, der mikroskopischen Bestimmung von subzellulären Zellvolumina und der Laser-Aphiden-Technik zur Gewinnung von reinem Phloemsaft)
  • Analyse der minor vein Struktur
  • Suche nach Saccharosetransportern
  • Expressionsanalysen der Saccharosetransporter in verschiedenen Organen, im Jahresgang und unter verschiedenen Umweltbedingungen
  • Einfluss familiärer Zugehörigkeit bzw. evolutiver Aspekte

2. Regulation der Nektarzusammensetzung

 

Viele Blüten sind "einfach schön". Sie sind farbenfroh, sie duften, sie haben die unterschiedlichsten Formen und viele Pflanzenarten lassen sich ihre Blüten "einiges kosten". Der Grund für den evolutiven Erfolg der angiospermen Blütenpflanzen wird allgemein auf die vielfältigen mutualistischen Beziehungen zu ihren Bestäubern zurückgeführt. Pflanzenarten und ihre jeweiligen Bestäuber sind häufig sehr stark aneinander angepasst und unter den verschiedenen Anlockungsmitteln spielt vermutlich Blütennektar global die bei weitem wichtigste Rolle.

Die Zusammensetzung des Blütennektars ist einerseits ein Artmerkmal und kann andererseits durch verschiedene Faktoren beeinflusst sein. Die verschiedenen ökologischen, physiologischen, co-evolutiven und phylogenetischen Faktoren, die die Nektarzusammensetzung beeinflussen, werden insbesondere bei der Familie der Bromeliaceae und der Gattung Nicotiana untersucht.

Zusätzlich zu den „big three“ (Saccharose, Glucose und Fructose) werden zahlreiche weitere Inhaltsstoffe analysiert (u.a. Aminosäuren, organische Säuren, Anonen, Kationen, Proteine). Weiterhin wird die Herkunft der Nektarinhaltsstoffe untersucht, u.a. durch einen Vergleich von Phloeminhaltsstoffen und denen im Nektar

 

3. Sortenbestimmung bei Waldhonigen

 

Mit einer mikroskopischen Pollenanalyse kann man die botanische Herkunft von Blütenhonig bestimmen. Das gilt allerdings nicht für Honigtauhonig, auch bekannt als Wald-, Fichten und Tannenhonig. Honigtauhonige gehören aufgrund ihres würzigen, malzigen Geschmacks zu den in Deutschland am stärksten nachgefragten Honigsorten. Honigtau bezeichnet die Ausscheidungen von an Pflanzen saugenden Insekten und ist stark zuckerhaltig. Bienen nutzen Honigtau, um daraus Honig zu produzieren.

In dem Projekt „Botanische, zoologische und geographische Identifizierung von Honigtauhonig“ (BoogIH) werden Alternativen zur Pollenanalyse erarbeitet. Auf verschiedenen Ebenen werden spezifische Markersubstanzen (u.a. Zucker, organische Säuren, Aminosäuren) oder Metabolitmuster gesucht, die eine Differenzierung von Honigtauhonigen unterschiedlicher botanischer, zoologischer und geographischer Herkunft zulassen. Mit chemisch analytischen Methoden wird die Authentifizierung von Sortenhonigen möglich und die Basis für eine verlässliche Deklaration von Honigtauhonigen geschaffen.

  • Analyse der Wirtspflanzen (Picea abies, Abies alba, Acer spec., Tilia spec., Quercus spec.)
  • Einfluss der Honigtauerzeuger und Analyse authentischer Honigtauproben
  • Einfluss der Bienen und Analyse von authentischen Honige

Das Forschungsvorhaben wird vom Bundesministerium für Landwirtschaft und Ernährung gefördert. An dem Verbundprojekt sind vier weitere Projektpartner beteiligt, unter anderem die Landesanstalt für Bienenkunde (Universität Stuttgart-Hohenheim).

4. Analyse veränderter Kulturpflanzen

 

An Kulturpflanzen werden zahlreiche Ansprüche gestellt, u.a. sollen sie ertragreich sein und an biotische und abiotische Stressfaktoren angepasst sein sowie ein bestimmtes Spektrum an gewünschten Stoffen produzieren. Die Veränderung der Eigenschaften von Kulturpflanzen ist daher ein kontinuierlicher Prozess. In diesem Zusammenhang werden unterschiedliche Fragestellungen an verschiedenen Kulturpflanzen (u.a. Raps, Mais) untersucht:

  • Welche Kohlenstoff- und Stickstoffverbindungen werden in unterschiedlichen Kulturpflanzen im Phloem transportiert?
  • Wie wird der Transport durch verschiedene Umweltfaktoren beeinflusst?
  • Wie beeinflusst der Metabolittransport im Phloem die Zusammensatzung der Speicherstoffe?