Die Differenzierung der Nadelblaetter von Picea breweriana und Abies grandis. : Dissertation zur Erlangung des Doktorgrades der Mathematisch- Naturwissenschaftlichen Fachbereiche der Georg-August-Universitaet

Göttingen

1994

114 S.

zahlr. Lit. Ang.

Bandaufführung

102734

Die Differenzierung von Gymnospermenblaettern wurde am Beispiel der beiden nordamerikanischen Koniferenarten Picea breweriana und Abies grandis untersucht und vergleichend dargestellt. Ziel der Untersuchungen war es, den kontinuierlichen Verlauf der Nadelblattentwicklung am Beispiel einer Art darzustellen und die umfangreichen anatomischen Veraenderungen, die mit der Umstellung der physiologischen Blattfunktion von einem Assimilatimportierenden Sink-Organ zu einem -exportierenden Source-Organ einhergehen, zu zeigen. Bereits zur Zeit des Knospenaustriebs dind bei Picea breweriana und Abies grandis die Knospen fuer das naechste Jahr angelegt. Ihre Schuppenblaetter besitzen primaere Leitelemente, die Anschluss an das axiale Leitgewebe der Sprossachse haben, so dass ein Assimilat-Import erfolgen kann. Waehrend die aeusseren Schuppenblaetter im Verlauf der Knospenentwicklung absterben, bleiben die inneren bei Abies grandis im Jahresgang gruen. Chlorophyll-Absorptionsspektren zeigen, dass die Knospen bereits gegen Ende der ersten Vegetationsperiode ueber einen vollstaendig ausgebildeten Photosyntheseapparat verfuegen. Ein erstes Indiz fuer eine assimilatorische Blattfunktion der Schuppenblaetter ergibt sich aus den an Terminalknospen von Abies grandis durchgefuehrten 14CO2- Markierungsexperimenten. Inwieweit die Schuppenblaetter temporaer als Source fuer den Knospensink fungieren oder sich ihre assimilatorische Aktivitaet auf den Sink-Bedarf des eigenen Metabolismus bezieht, bedarf gesonderter Untersuchungen. Anhand der vorliegenden ultrastrukturellen Befunde durchlaufen immergruene Knospen von Abies grandis und Picea breweriana von Oktober bis Ende Februar ein Ruhestadium ("Dormancy"). Die Winterknospen zeigen ein Procambium, von dem aus einzelne Blattspur-Procambien in die ansonsten undifferenzierten Blattanlagen abzweigen. Mit der akropetalen Differenzierung primaerer Phloemelemente beginnt im Maerz die Reaktivierung des Knospenwachstums. Gleichzeitig mit den Protophloemelementen differenzieren vom Procambium die symplastisch mit ihnen verbundenen benachbarten primaeren Strasburger Zellen. Das Differenzierungsmuster der Zellen innerhalb des Leitbuendels im Sink-Bereich der Nadel korreliert mit der Verteilung der importierten Assimilate. Die vorliegenden Untersuchungen an Abies grandis und Picea breweriana beweisen unterschiedliche Differenzierungsrichtungen der einzelnen Gewebe innerhalb der Nadel: Einer basipetalen Differenzierung des Mesophylls, der peripheren Transfusionsparenchymzellen und der Transfusionstracheiden steht eine akropetale Differenzierung der Leitelemente, der Strasburger Zellen, des benachbarten zentralen Transfusionsparenchyms und der Endodermis gegenueber. Nach den vorliegenden Befunden ist das zentrale Transfusionsparnechym gemeinsam mit den Strasburger Zellen -mit denen es ueber Globe-pits symplastisch verbunden ist- dem Siebteil der Nadel zuzurechnen, und ist analog der ebenfalls akropetal differenzierenden Mittelrippe dikotyler Blaetter zu betrachten. Das periphere Transfusionsparenchym entspricht demgegenueber den Seitennerven ("minor veins") dikotyler Blaetter und differenziert sich wie diese zusammen mit dem Mesophyll basipetal. Dies spricht dafuer, dass Nadelblaetter trotz ihres axialen Aufbaus ueber Strukturen verfuegen, die funktionell dem Blattadernetz dikotyler Blaetter entsprechen. Die physiologische Umstellung der Nadelblaetter korreliert mit ihrer anatomischen Differenzierung. Die mit der Blattreifung einhergehende Sink-Source-Umstellung erfolgt daher -entsprechend der basipetalen Differenzierung des Mesophylls und der Stomata- ausgehend von der Spitzenregion der Nadelblaetter. Die strukturelle Source-Sink-Relation in den Nadelblaettern von der Spitze zur Basis stimmt daher mit der in dikotylen Blaettern beobachteten ueberein. Die ultrastrukturellen Befunde sprechen dafuer, dass der Import/Export-Uebergang in jungen Nadlen von Picea breweriana im Juli abgeschlossen ist, so dass ein...