Eisausbreitung in Pflanzen in Strahlungsfrösten

Eisbildung und Eisausbreitung und die daraus resultierenden funktionellen Störungen werden auf Zellniveau in Pflanzen unter Freilandbedingungen unter Anwendung zweier völlig neuer Meßmethoden untersucht. Gebirgspflanzen stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen, da sie wertvolle Modellorganismen sind, die aufzeigen, wie Frostereignisse im metabolisch aktiven Zustand überlebt werden können. Frost ist ein wichtiger Umweltfaktor, der die Verbreitung von Wild- und Kulturpflanzen beschränkt und in der Landwirtschaft schwere Ertragseinbußen verursachen kann. Die Analyse von Gefrierprozessen in Pflanzen und, wie diese Pflanzen schädigen, ist daher von weitreichender, anwendbarer Bedeutung. Obwohl gegenwärtige Forschungsstrategien häufig auf die molekulare Analyse der Frosttoleranz fokussiert sind, ist die Aufklärung der Gefrierprozesse selbst zumindest gleich wichtig. Das Wissen über die exakten Mechanismen, wie Pflanzen frieren, ist essentiell für die Entwicklung von vernünftigen Strategien, z.B. um Frosttoleranz in Pflanzenarten zu übertragen, die nicht frosttolerant sind. Frosttoleranzmechanismen, d.s. Unterkühlbarkeit oder Toleranz von Extrazellulärem Eis, können durch eine erst kürzlich entwickelte, vielversprechende neue Technologie auf Gewebeniveau untersucht werden: Die Infrarotthermographie (IRT) misst ein Echtzeit Bild der Temperatur von Pflanzenoberflächen, wodurch der Startpunkt der Eisbildung in Pflanzen lokalisiert werden, aber auch der Weg und die Geschwindigkeit der Eisausbreitung online mitverfolgt werden kann. Gleichfalls neu ist die Fluoreszenz Imaging Methode, das in Kombination mit IRT durch die extrazelluläre Eisausbreitung verursachte funktionelle Störungen in Zellen erfassbar macht. Gebirgspflanzen haben gelernt, mit Frostereignissen während des gesamten Jahres zu leben. Frostüberlebensmechanismen von Gebirgspflanzen könnten in Zukunft modellhaft Möglichkeiten zum Überleben von Frost im vegetationsaktiven Zustand aufzeigen und damit zur Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Frosttoleranz von Kulturpflanzen und zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit in frostgeplagten Anbauzonen beitragen. Das Wissen über das Gefrierverhalten von Pflanzen kann unter dem prognostizierten Klimawandel sogar noch bedeutsamer werden. Neben einer erhöhten Spätfrostgefährdung durch verfrühtes Knospenbrechen auf grund höherer Mitteltemperaturen dürften auch die erhöhten CO2 Konzentrationen die Frosttoleranz alsauch Eisbildungstemperaturen beeinflussen, wie neuere Untersuchungen zeigen.

Eisbildung und Eisausbreitung und die daraus resultierenden funktionellen Störungen werden auf Zellniveau in Pflanzen unter Freilandbedingungen unter Anwendung zweier völlig neuer Meßmethoden untersucht. Gebirgspflanzen stehen im Mittelpunkt der Untersuchungen, da sie wertvolle Modellorganismen sind, die aufzeigen, wie Frostereignisse im metabolisch aktiven Zustand überlebt werden können. Frost ist ein wichtiger Umweltfaktor, der die Verbreitung von Wild- und Kulturpflanzen beschränkt und in der Landwirtschaft schwere Ertragseinbußen verursachen kann. Die Analyse von Gefrierprozessen in Pflanzen und, wie diese Pflanzen schädigen, ist daher von weitreichender, anwendbarer Bedeutung. Obwohl gegenwärtige Forschungsstrategien häufig auf die molekulare Analyse der Frosttoleranz fokussiert sind, ist die Aufklärung der Gefrierprozesse selbst zumindest gleich wichtig. Das Wissen über die exakten Mechanismen, wie Pflanzen frieren, ist essentiell für die Entwicklung von vernünftigen Strategien, z.B. um Frosttoleranz in Pflanzenarten zu übertragen, die nicht frosttolerant sind. Frosttoleranzmechanismen, d.s. Unterkühlbarkeit oder Toleranz von Extrazellulärem Eis, können durch eine erst kürzlich entwickelte, vielversprechende neue Technologie auf Gewebeniveau untersucht werden: Die Infrarotthermographie (IRT) misst ein Echtzeit Bild der Temperatur von Pflanzenoberflächen, wodurch der Startpunkt der Eisbildung in Pflanzen lokalisiert werden, aber auch der Weg und die Geschwindigkeit der Eisausbreitung online mitverfolgt werden kann. Gleichfalls neu ist die Fluoreszenz Imaging Methode, das in Kombination mit IRT durch die extrazelluläre Eisausbreitung verursachte funktionelle Störungen in Zellen erfassbar macht. Gebirgspflanzen haben gelernt, mit Frostereignissen während des gesamten Jahres zu leben. Frostüberlebensmechanismen von Gebirgspflanzen könnten in Zukunft modellhaft Möglichkeiten zum Überleben von Frost im vegetationsaktiven Zustand aufzeigen und damit zur Entwicklung von Strategien zur Verbesserung der Frosttoleranz von Kulturpflanzen und zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit in frostgeplagten Anbauzonen beitragen. Das Wissen über das Gefrierverhalten von Pflanzen kann unter dem prognostizierten Klimawandel sogar noch bedeutsamer werden. Neben einer erhöhten Spätfrostgefährdung durch verfrühtes Knospenbrechen auf grund höherer Mitteltemperaturen dürften auch die erhöhten CO2 Konzentrationen die Frosttoleranz alsauch Eisbildungstemperaturen beeinflussen, wie neuere Untersuchungen zeigen.