Stressphysiologie 2010 PD Dr. Klaus-J. Appenroth 1.Ein biologisches Stresskonzept 2. Abiotischer Stress 2.1. Anthropogene Stressfaktoren - Luftschadstoffe - Schwermetalle 2.2. Andere Abiotische Stressfaktoren 4. Biotischer Stress
Heavy metals 1. Prinzipien 2. Beispiele 2.1. Schwermetallmangel – Eisen 2.2. Schwermetallüberschuss – Aluminium 2.3. Schwermetallüberschuss – Cadmium 3. Zusammenfassung
Stressbereiche essentieller Schwermetalle in Pflanzen
Extrahierbarkeit einiger Schwermetalle aus einem Boden Merkregeln: 1. Wasser: unmittelbar der Pflanze verfügbar 2. NH 4 -Acetat: im Laufe einer Vegetationsperiode verfügbar 3. Starke Säuren: lediglich geochemisch relevant
Allgemeine Stresswirkungen von Schwermetallen 1. Interaktion mit der Aufnahme anderer Ionen 2. Integrität der Biomembranen 3. Beeinträchtigung des Stoffwechsels (Enzyme) 4. Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS)
ROS-Bildung
Schwermetallstress-Strategien
Eisen spielt eine wichtige Rolle bei der Biosynthese von Haemen und Chlorophyllen Typischer Eisenmangel: Chlorosen
Strategien I zur verstärkten Aufnahme von Eisen: Rosopsida und Liliopsida (außer Graminaceen) Ia Ib
Strategien II zur verstärkten Aufnahme von Eisen: Graminaceen
Aluminumtoxizität Target: Wurzelapex
Entdeckung, dass Toleranz mit Ausscheidung von Malat einhergeht. Regulation nur durch ein Gen (Alt1).
Verschiedene toxische Effekte von Cadmium 1. Hemmung des respiratorischen Kohlenhydrat- metabolismus durch Ersatz kritischer Ionen in respiratorischen Enzymen. 2. Antagonistische Wirkung zur Aufnahme essentieller Mikronährstoffe, Cu 2+, Zn Störung der Chlorophyllbiosynthese 4. Störung der Wasserspaltung 5. Störung der CO 2 -Fixierung im Calvincyclus, wahrscheinlich durch Behinderung der Stomataöffnung.
Glutathionbiosynthese
Synthese von Phytochelatinen