Ozoneffekte auf unterschiedlich tolerante Phaseolus vulgaris Varietäten - das Ascorbat-Glutathion-System und die apoplastische Stressantwort
Zusammenfassung
Ozon bewirkte bei Phaseolus-Pflanzen das verfrühte Auftreten von Seneszenzerscheinungen wie Vergilbung der Blätter, Turgeszenzverlust und schließlich Blattabwurf. Auf physiologischer Ebene war unter Ozoneinwirkung ein stärkerer Verlust an Photosynthesepigmenten zu erkennen. Phänotypisch traten charakteristische Ozonschäden in Form von stiplings (rötlichbraune tüpfelförmige Läsionen) auf. Die sensitive Varietät ‘Oregon’ zeigte dies deutlich früher als die tolerante Varietät ‘Tenderette’. Das Ascorbat-Glutathion-System war im Rahmen der Abwehrreaktionen von Phaseolus
bei Ozoneinwirkung aktiv. Ozon bewirkte eine Zunahme an Mengen (Glutathion) bzw.
Aktivitäten (Ascorbatreduktase, Glutathionreduktase, Peroxidase) der einzelnen Komponenten des Systems. Zudem zeigten sich Verschiebungen der Fraktion des reduzierten
Ascorbats. Die Metaboliten Glutathion und Glucose-6-Phosphat bzw. die Aktivitäten von
Dehydroascorbatreduktase und Glutathionreduktase zeigten ein charakteristisches Verlaufsmuster. Über einen definierten Zeitraum waren die Mengen der Metaboliten bzw.
die Enzymaktivitäten konstant (stabil). Nach dem Überschreiten einer Schwelle stellte
sich im weiteren Verlauf ein neues ebenfalls stabiles Niveau ein. Ozon bewirkte bei
Glucose-6-Phosphat eine Verlängerung des ersten Niveaus, d.h. eine Verzögerung der
Schwellenüberschreitung und der Neuorientierung in einem neuen Niveau. Parallel dazu zeigten sich im Ascorbat-Glutathion-System stabile und plastische Komponenten, die in gegenseitiger Ergänzung zur Aufrechterhaltung physiologischer
Prozesse beitrugen. Labile Ereignisse, d.h. der Zusammenbruch des Systems unter
Ozoneinwirkung war nur lokal zu beobachten und resultierte in den sog. stiplings. Die einzelnen Kompartimente waren mit unterschiedlichem Ausmaß am Ozongeschehen
beteiligt. Auf den chloroplastischen Metabolismus zeigte Ozon (in Bezug auf
die untersuchten Komponenten des Ascorbat-Glutathion-Systems) keinen Einfluss.
Deutliche und vor allem unterschiedliche (Varietäten-abhängige) Reaktionen waren im
Apoplasten zu verzeichnen. Ozon bewirkte eine Zunahme der Metaboliten Ascorbat und
Glutathion im Apoplasten der toleranten Varietät ‘Tenderette’. Dem stand eine Verminderung der Metaboliten in diesem Kompartiment bei der sensitiven ‘Oregon’ gegenüber. Weitere Anstiege durch Ozon zeigten sich bei der Ascorbatperoxidase-Aktivität (höher bei ‘Tenderette’), der Glutathionreduktase-Aktivität (beide Varietäten) und der Peroxidase-Aktivität (höher bei ‘Oregon’). Die Reaktionen im Apoplasten (bezüglich des Ascorbat-Glutathion-Systems) waren an
der Ausbildung der unterschiedlichen Grade von Toleranz der beiden Varietäten betei-ligt.
Sie stellten einen wichtigen Bestandteil der antioxidativen Kapazität dar. Messungen
der Gesamtantioxidantienkapazität ergaben ebenfalls deutliche Varietäten-abhängige
Unterschiede. Größere bzw. früher verfügbare Kapazitäten waren bei der
toleranten Varietät messbar. Radikaldetektionen im Apoplasten zeigten, dass nach Ozon eine deutliche Akkumu-lation
von Radikalen in diesem Kompartiment festgestellt werden konnten. Der
Vergleich von Radikalakkumulation und Antioxidantienmengen zeigte, dass bei der
toleranten ‘Tenderette’ einer kontinuierlich leichten Zunahme der Radikale ein exponentieller Anstieg der Antioxidantien Ascorbat und Glutathion gegenüberstand. Bei der
sensitiven ‘Oregon’ war hingegen eine exponentielle Zunahme an Radikalen und
gleichzeitig eine Abnahme der Antioxidantien im Apoplasten zu verzeichnen.
