Charakterisierung der sommerlichen Stressabwehr von Traubeneichen (Quercus petraea Liebl.)

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Artikel aus einer Zeitschrift

200209756

Die Eichen (vor allem Stieleiche, Quercus robur L. und Traubeneiche, Q. petraea Liebl.) gelten in Mitteleuropa als aussichtsreiche Baumarten, um den Klimawandel zu bewältigen. Sie werden in den höheren Lagen eines Landes wie Rheinland-Pfalz in Zukunft sogar bessere Lebensverhältnisse als bisher antreffen (VASCONCELOS, 2013). Allerdings stellt der Klimawandel auch dort die Eichen vor besondere Herausforderungen. Längere und trockenere Sommer fordern die Anpassungsfähigkeit der Bäume heraus (KÖLLING et al., 2016). Ausschlaggebend dafür dürfte die Trockentoleranz der Bäume sein. Die Toleranz ist die Fähigkeit, auch angesichts von Trockenheit die Fitness aufrecht zu erhalten (SIMMS, 2000). Trockenheit bedeutet in diesem Sinne keinen zerstörerischen Umwelteinfluss, sondern umreißt einen typischen Sommereinfluss, der unterschiedliche Wirkungen auf die Bäume entfaltet. Unter anderem erleiden sie oxidativen Stress (RENNENBERG et al., 2006). Zum oxidativen Stress kommt es, wenn die Pflanzen unter ariden Bedingungen tagsüber ihre Stomata schließen, um ihre Osmoregulation nicht zu überfordern und/oder Luftembolien im hydraulischen System zu vermeiden (EPRON und DREYER, 1996; TYREE und COCHARD, 1996). Dann ist das Kohlendioxid im substomatären Raum bald assimiliert und die Bäume übertragen die aktivierten Elektronen im Photosystem I unter Bildung reaktiver Sauerstoff -spezies (ROS) in der chloroplastidären Mehlerreaktion, der Photorespiration in den Peroxisomen und der respiratorischen Elektronentransportkette in den Mitochondrien auf molekularen Sauerstoff (ASADA, 1996; POLLE et al., 2006; RENNENBERG et al., 2006). Die reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), darunter das Wasserstoffperoxid (H2O2, Peroxid) als bedeutendster Vertreter, greifen wegen ihrer großen Reaktivität besonders die Biomembranen der Zellorganellen an, die irreversibel geschädigt werden (GOVRIN und LEVINE, 2000). Bei einer solchen Lipidperoxidation entsteht Malondialdehyd als Abbauprodukt (MDA; CONTRAN et al., 2013). Unbekannt ist jedoch bisher, ob Eichen bei Trockenheit im Sommer solche oxidativen Störungen erleiden oder ob sie sie abwenden können. Deshalb ist es das erste Ziel des vorliegenden Beitrags, zu prüfen, ob sommerliche Witterung die oxidative Belastung in Eichenblättern erhöht und zu mehr Zellschäden führt.
Quercus petraea Liebl.; oxidativer Stress; Trockenstress; Wasserstoffperoxid; Malondialdehyd; Glutathion; Glutathionreductase; Vescalagin; Castalagin; Ellagtannine.
Quercus petraea Liebl.; oxidative stress; drought stress; hydrogen peroxide; malone dialdehyde; glutathione; glutathione reductase; vescalagine; castalagine; ellagitannins.
Oak spec. (predominantly Pedunculate oak, Quercus robur L. and Sessile oak, Q. petraea Liebl.) are target tree species for future forests under middle European climate change constraints. However, also oaks will suffer from adverse weather conditions like elevated vegetation time aridities and prolonged summer drought periods. These conditions translate in plants through more reactive oxygen species (ROS, e. g. hydrogen peroxide, H2O2) generation into elevated oxidative stress imposing more biomembrane destruction as detectable by e. g. malone dialdehyde (MDA) accumulation. Therefore, as one trait of drought resistance among others plants have to deal with oxidative stress. They manage through a cascade of antioxidants like glutathione (GSH) and regenerating enzymes like glutathione reductase. Furthermore, oak ellagitannins (ET) like vescalagine and castalagine (VC) comprize more than two thirds of the total plant antioxidants capacity. Nevertheless, there is a gap in our knowledge concerning the oak’s antoxidant performance over summer. Therefore, the objective of the present paper is to gain insights into a) the participation of GSH and GR in summer oxidative stress removal and b) the impact of weather conditions on ET with special respect to VC.