Hahn, Caspar-Friedrich: Untersuchungen zur Charakterisierung der Aufnahme, des Transports und der Reduktion von Nitrat in Blättern und Wurzeln von Brassica napus L. und Lupinus albus L. unter Einsatz der kurzlebigen Radioisotope 11C und 13N. - Bonn, 2009. - Dissertation, Rheinische Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn.
Online-Ausgabe in bonndoc: https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:5N-16561
@phdthesis{handle:20.500.11811/3934,
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year = 2009,
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note = {In dieser Arbeit wurde der Einfluss von Kalium auf die Aufnahme, den Transport und die Reduktion von Nitrat untersucht. Als Spezies mit einer bevorzugten Reduktion des Nitrats in den Blättern wurde Brassica napus L. (Sorte Liberator-00) gewählt, während Lupinus albus L. (Sorte Amiga) als Beispiel für eine Spezies mit überwiegender Nitrat-Reduktion in den Wurzeln diente.
Unter Einsatz des kurzlebigen 13N wurden Aufnahmekinetiken von NO3- an Raps und Lupine erstellt, wobei zwischen Influx, Efflux und Netto-Aufnahme unterschieden wurde. Nach NH4+-Ernährung reagieren beide Spezies beim ersten Kontakt mit NO3- mit einem Anstieg der Aufnahmerate, wobei ein Efflux von NO3- erst nach einigen Stunden einsetzt. Weiterhin wurde festgestellt, dass zur Induktion der NO3--Aufnahme bereits ein kurzfristiger NO3--Puls ausreicht. Raps und Lupine zeigen bei der Nitrataufnahme das charakteristische Bild von HATS (High Affinity Transport System) bei niedrigem und LATS (Low Affinity Transport System) bei hohem Nitratangebot. Die Aufnahmerate von Raps liegt dabei deutlich über den Aufnahmeraten von häufig untersuchten Spezies wie Gerste oder Weizen, während die Lupine eine deutlich niedrigere Aufnahmerate aufweist.
Werden NO3--ernährte Pflanzen unter K+-Mangel angezogen, so sind NO3--Influx und NO3--Efflux reduziert. Wird den K-Mangelpflanzen wieder K+ angeboten, so steigt der Influx stärker als der Efflux und es kommt zu einer höheren Nettoaufnahme. Der Efflux nimmt erst zeitlich verzögert zu, so dass sich hier ein ähnliches Bild wie bei der Induktion der NO3--Aufnahme bei NH4+-ernährten Pflanzen ergibt. In Lupinus albus L. NO3-, mit bevorzugter Reduktion von NO3- in der Wurzel, ist im Xylem-Exudat kein NO3- nachweisbar solange das NO3--Angebot unter 250 µM liegt. Bei Brassica napus L., mit bevorzugter NO3--Reduktion im Blatt, tritt NO3- auch bei geringem Angebot im Xylem auf.
In den Blättern der Lupine ist die Nitratreduktaseaktivität (NRA) erst bei einem Nitrat-Angebot von über 1 mM festzustellen, während sich die NRA in Spross und Wurzel der Lupine und in allen Organen von Raps auch bei einen NO3--Angebot von weniger als 100 µM bestimmen lässt.
Unter K+-Mangel ist die NRA in beiden Spezies reduziert. Dabei kommt es zu einer Überlagerung von einer Hemmung der NRA durch Na+, das in Nährlösungen als ausgleichendes Kation für das fehlende K+ verwendet wurde, und einer vermutlich reduzierten Synthese der Nitratreduktase.
Der Einsatz radioaktiver C-Isotope (11C bzw. 14) lieferte widersprüchliche Daten. Bei einen Pulsexperiment zeigte die -K-Variante von Brassica napus L. eine höhere Verlagerung von Assimilaten in die Wurzel als die +K-Varianten. Bei einer kontinuierlichen Applikation lag der Transfer von Assimilaten jedoch deutlich niedriger als bei der +K-Variante bzw. einer Variante, die während des Versuchs auf Medium mit K+ umgestellt wurde.
Der Gehalt an Malat in Blatt, Spross oder Wurzel wurde bei unterschiedlichem NO3--Angebot untersucht. Pflanzen im steady state lassen keinen großen Unterschied zwischen einem Angebot von 0,15 mM und 2,0 mM NO3- erkennen. Bei 0,15 mM NO3- ist allerdings das HATS aktiv, das einen höheren Energieeinsatz zur Aufnahme von NO3- als das bei 2 mM aktive LATS erfordert. Die höhere Malatkonzentration in der Wurzel der 150 µM NO3--Variante kann daher mit dem höheren Energiebedarf der Wurzeln zusammenhängen.
Werden Raps und Lupine mit 150 µM NO3- angezogen, so ist unter K+-Mangel der Malatgehalt deutlich reduziert. Wird der K+-Mangel aufgehoben, so erfolgt ein starker Anstieg der Malatgehalte. Nach 1 d liegen die Werte deutlich über den Malatgehalten der +K-Variante, sie gehen aber in den folgenden Tagen langsam auf das Niveau der +K-Variante zurück. Die Induktion eines K+-Mangels führt zu einem langsamen Absinken der Malatgehalte in Raps oder Lupine.
Wenn auch nicht unumstritten, so kann als Fazit der hier vorgestellten Untersuchungen das von Ben Zioni et al. (1971) vorgestellte Modell eines K+-Shuttles zwischen Xylem und Phloem zur Erklärung vieler der beschriebenen Effekte beitragen.},

url = {http://hdl.handle.net/20.500.11811/3934}
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