AT411517B - Verfahren zum pflanzen von bäumen und verfahren zum ziehen von pflanzen - Google Patents

Description

AT 411 517 B

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Pflanzen von Bäumen zur Bildung eines künstlichen, gegen UV-Strahlen resistenten Waldes sowie ein Verfahren zum Ziehen von Pflanzen zur künstlichen Bildung einer Vegetation, die gegen Ultraviolettstrahlen widerstandsfähig ist, verglichen mit einer Vegetation, die aus Diploidpflanzen besteht zur Verwendung in dem vorgenannten Verfahren.

Seit einiger Zeit wird das Problem der Ultraviolettstrahlung auf der Erde diskutiert. Da insbesondere die Ozonschicht der Stratosphäre, die die Erde umgibt, zerstört wird, kommen Ultraviolettstrahlen von außen zur Erde und der negative Einfluss auf die belebte Natur auf Erden wurde bestätigt. Z.B. ist von der Zunahme der Schädigung aufgrund von Ultraviolettstrahlen für den menschlichen Körper berichtet worden und es wurde bestätigt, dass die Zunahme von Hautkrebsfällen aufgrund der Zunahme der Ultraviolettstrahlung gegeben ist. Man nahm an, dass die Schädigung aufgrund von Ultraviolettstrahlen durch das Auftreten von aktivem Sauerstoff bewirkt wird. Niwa, einer der Erfinder der vorliegenden Erfindung, hat ihre pharmakologischen, biochemischen Eigenschaften an verschiedenen Schädigungen, die durch aktiven Sauerstoff hervorgerufen werden, jahrelang studiert.

Die Schäden aufgrund üblicher Ultraviolettstrahlen erkannte man hauptsächlich durch Studieren ihrer Wirkungen auf den menschlichen Körper. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung sind zu dem Schluss gekommen, dass Ultraviolettstrahlen aber auch beim Wald großen Schaden bewirkt haben.

Es wurde festgestellt, dass der Hauptgrund für Schäden im Wald saurer Regen ist. So beschäftigte sich ein Report mit großem Schaden in einem weiten Gebiet, im Schwarzwald in Deutschland, wo viele Bäume aufrecht stehend durch sauren Regen abstarben. Die sauren Oxide, wie Schwefel enthaltende Oxide, kommen in der industriellen Verbrennung vor, wurden in Regentropfen gelöst und ergaben sauren Regen.

Die Untersuchung des Schadens wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung, die den beschädigten, kultivierten Wald besuchten und viele Ergebnisse erhielten, wiederholt.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung stellten die Schädigung des kultivierten Waldes durch wiederholte Besuche mehrerer Stellen des geschädigten Waldes in mehreren Bereichen fest. Nach einer detaillierten Untersuchung des festgestellten Zustandes erkannten die Erfinder der vorliegenden Erfindung, dass es möglich ist, dass andere Faktoren neben saurem Regen die stark abnormale Erscheinungen der abgestorbenen Bäume, die häufig im Wald gefunden wurden, verursachen. Diese Schädigungen können aufgrund von Ultraviolettstrahlung auftreten, die als Hauptfaktor in Bezug auf Waldschädigung in den weiteren Untersuchungsergebnissen festgestellt wurde.

Bisher wurde die Einwirkung der Ultraviolettstrahlung auf Waldschäden nicht untersucht. Als die Erfinder der vorliegenden Erfindung die Schädigung des Waldes aufgrund von Ultraviolettstrahlung erkannten, war es notwendig, rasch eine praktische Maßnahme zu setzen, um derartige Waldschädigungen zu unterbinden. Die zunehmende Erschöpfung der Ozonschicht und die Erhöhung der Ultraviolettstrahlung in weltweitem Ausmaß erfordern eine dringende Maßnahme zur Unterbindung des Schadens, der durch Ultraviolettstrahlung hervorgerufen wird (neben den verschiedenen Faktoren, die zur Waldschädigung beitragen). Wenn den Schädigungen keine Aufmerksamkeit geschenkt wird, so werden in Zukunft die Waldbäume stehend weltweit durch Ultraviolettstrahlung absterben, und die Voraussage ist, dass der Wald im globalen Ausmaß verschwindet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Schaden auf den Wald durch Ultraviolettstrahlung zu unterbinden.

Das Verfahren zum Pflanzen von Bäumen gemäß der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es die Schritte umfasst: Auswahl der Setzlinge mit polyploidem Chromosomensatz und Einpflanzen der ausgewählten Setzlinge. Der Chromosomensatz der Setzlinge ist triploid oder tetraploid. Die Setzlinge sind jene eines Nadelbaumes. Die Setzlinge eines Nadelbaumes sind Setzlinge der japanischen Zeder oder der japanischen Zypresse. Der Chromosomensatz der Setzlinge wird durch eine Maßnahme zur Erhöhung der Basiszahl der Chromosomen erhalten, wie selektives Züchten oder Mutation. Das Verfahren zum Ziehen von Pflanzen zur künstlichen Ausbildung einer Vegetation, die gegen Ultraviolettstrahlen widerstandsfähiger ist, verglichen mit einer Vegetation, die aus Diploidpflanzen besteht, ist dadurch gekennzeichnet, dass Pflanzen, deren Anzahl der Chromosomen im Chromosomensatz die Basiszahl der Arten über- 2

AT 41 1 517 B schreitet, selektiv gezüchtet werden.

In der Beschreibung bezeichnet "polyploid" (TASUSEI in Japanisch) jene Chromosomensätze, die das Dreifache oder mehr der Grundanzahl der Chromosome enthalten, indem die integrale Zahl der Chromosomen vervielfacht ist und jene Chromosomen mehr oder weniger um 1 bis einige als die Basiszahl, die für diese Art benötigt wird, vervielfacht sind. Weiters sollte darauf hingewiesen werden, dass haploid oder diploid, was normalenweise bei Pflanzen beobachtet wird, nicht in den Umfang eingeschlossen ist, der durch das vorerwähnte "polyploid" umfasst wird.

Polyploide Pflanzen sind z.B. aus der JP 2-242 632 A, JP 5-091 873 A und SU 668 652 A bekannt. Eine Behandlung von Setzlingen zur Herstellung polyploider Pflanzen ist aus der JP 63-084 429 A bekannt.

Das Folgende beschreibt Beispiele für die Durchführung und Einzelheiten.

Der Setzling, der im künstlich geschaffenen Wald beim Verfahren zum Pflanzen der Bäume und bei dem Verfahren zum Ziehen der Pflanzen dieser Erfindung verwendet wird, ist Ultraviolett widerstandsfähig ("UV-widerstandsfähig" im weiteren abgekürzt). Die Aufforstung findet durch die Wahl des UV-widerstandsfähigen Setzlinges und eines künstlichen Waldes statt, der eine Widerstandseigenschaft gegen Ultraviolettstrahlen besitzt.

Bei der Auswahl des Setzlings, der UV-widerstandsfähige Eigenschaften besitzt, wird ein Standard eines polyploiden (TASUSEI) Setzlings erlangt und für die Auswahl angenommen. Das angegebene polyploid bedeutet hier den Fall, dass der Setzling einen Chromosomensatz hat, der triploid oder höher ist.

Ein derartiger Standard wird von den Erfindern des vorliegenden Verfahrens erstmals vorgeschlagen. Bäume mit einem polyploiden Chromosomensatz besitzen einen Widerstand gegen Ultraviolettstrahlen im Gegensatz zu normalerweise vorhandenen diploiden Bäumen. In dem künstlich angelegten Wald durch Aufforsten mit UV-widerstandsfähigem Setzling wird das Auftreten einer Schädigung durch Ultraviolettstrahlen, wie sie bei Bäumen mit diploidem Chromosomensatz beobachtet wird, wirksam verhindert. Die abnormalen Erscheinungen, wie das Absterben stehender Bäume, Absterben von Blättern bei immergrünen Pflanzen, Laubbäume, deren Blätter in der Jahreszeit des Nichtabfallens abgeworfen werden, dürften durch Ultraviolettstrahlen hervorgerufen sein und dies kann verhindert werden.

Zur Beschreibung mehrerer Arten von Bäumen und zur Bestimmung der Wirksamkeit der Erfindung werden in den Beispielen die folgenden Ausführungen und Darlegungen im Einzelnen wiedergegeben. (Beispiel)

Beim Beispiel werden jene Blätter der Pflanzen die unten in den Punkten 1 bis 3 beschrieben sind, gesammelt und einer Untersuchung hinsichtlich des Ultraviolettwiderstandes (UV-Widerstand) ausgesetzt. 1. Reis Für einen Vergleich von Proben wurde das Reisblatt verwendet. Reis ist eine einkeimblättrige Pflanze, die für ihren Widerstand gegen Ultraviolettstrahlen gut bekannt ist. Die Reisblattproben, die in dem Versuch verwendet wurden, wurden in Tosashimizu Stadt, Kochi Prefektur, Shikoku, Japan gezogen. Die Reisblätter wurden an fünf Stellen in Tosashimizu Stadt gesammelt und der Enzymaktivitätmessung und dgl. unterworfen, und zwar mittels des später beschriebenen Verfahrens. 2. Osmunda

Blätter von Osmunda, das natürlich in Tosashimizu, Japan wächst, wurde als Gegenstand des Versuches gesammelt. Wie gut bekannt, ist Osmunda, ein Farn, eine Pflanze, die älter ist als andere Bäume. Viele Berichte handeln von der Tatsache, dass Osmunda die Anpassungsfähigkeit an Umweltsbedingungen besitzt, indem sie einen polyploiden Chromosomensatz der Art annimmt. 3. Gymnospermata wie Schwarzföhren usw.

Als empfindliche Pflanze gegen Ultraviolettstrahlen wurden die Blätter von Gymnospermata in den Gegenstand des Versuches eingebracht. In den Tabellen 1 bis 4 dieses Beispieles wurden 3

AT 411 517 B vom KUROMATSU-Baum (deutscher Name japanische Schwarzkiefer), SUGI-Baum (deutscher Name japanische Zeder) und HINOKI-Baum (deutscher Name japanische Zypresse), die natürlich in den Bergen Japans wachsen, Blätter für den Gegenstand von Versuchen gewählt. Diese Blattproben von Schwarzkiefer, Zeder und Zypresse wurden an Plätzen gesammelt, die in den Tabellen 1 bis 4 angegeben und nummeriert worden sind.

Der Schwarzkieferbaum (im Folgenden als Kontrollschwarzkiefer bezeichnet) ist bekannt, dass er gegen übliche UV-Strahlen empfindlich ist. Schwarzkiefern, die gegen UV-Strahlen widerstandsfähig sind (im folgenden abgekürzt "UV-widerstandsfähige Schwarzkiefer) wurden getrennt in der Tabelle 1 beschrieben. Versuche für SOD-Aktivität, GSH-Px-Aktivität und Lipidperoxidniveaus wurden durchgeführt.

Weiters, wie in den Tabellen 5 und 6 gezeigt, wurden Messungen für Triploidarten und Tetraploidarten durchgeführt, die sich aus Kreuzung und Mutation ergaben. TABELLE 1

Vergleich von Lipidperoxid-Niveaus, SOD- und Glutathionperoxid (GSH-Px)-Aktivitäten zwischen UV-widerstandsfähigen japanischen Schwarzkiefern und UV-empfmdlichen japanischen Schwarzkiefem

Probenname SOD- GSH-Px- Lipidperoxid-

Aktivität Aktivität Niveaus (Einheit/g) (Einheit/g) (n mol/g)

Nakamikata-73 391±46 0,0215±0,0032 18,0±2,1 UV-widerstands Tosashimizu-63 225±29 0,0171±0,0021 16,7±2,0 fähige Ooita-8 201±28 0,0269±0,0029 18,2±2,3 japanische Ei-425 358±46 0,0190±0,0022 20,7±2,8 Schwarzkiefern Tsuyasaki-50 461±73 0,0236±0,0035 22,2±3,3 Misaki-90 346±41 0,0230±0,0036 23,4±3,0 Namikata-73 456±59 0,0331 ±0,0052 22,0±3,7 Tanabe-54 367±44 0,0214±0,0027 20,5±2,8 Yasu-37 195±21 0,0236±0,0033 18,4±2,9 Yoshida-2 817±106 0,0246±0,0039 23,5±2,8 Sendai-290 245±31 0,0233±0,0039 19,9±2,7 Mitoyo-103 896±107 0,0276±0,0030 24,1±3,8 Mittel 423±56* 0,0237±0,0035 20,6±3,6 Kontroll- Nr.1 252±30 0,0177±0,0023 20,5±3,2 UV-empfind- Nr.2 99±11 0,0142±0,0018 22,9±4,1 liche Nr.3 141±18 0,0198±0,0031 21,1±2,9 japanische Nr.4 356±46 0,0206±0,0037 21,9±3,5 Schwarzkiefern Nr.5 352±42 0,0198±0,0017 18,7±2,4 Mittel 240±37* 0,0184±0,0031 21,0±3,8 * P < 0,01 zwischen UV-widerstandsfähigen und empfindlichen Schwarzkieferbäumen 4

AT 41 1 517 B TABELLE 2

Vergleich der Lipidperoxid-Niveaus, SOD- und GSH-Px-Aktivitäten in Japanischen Zypressentriploiden

Proben name Poly- ploid SOD- Aktivität (Einheit/g) GSH-Px- Aktivität (Einheit/g) Lipidperoxid· Niveaus (n mol/g) B-4 2X 472±56 0,0180±0,0023 19,9±2,3 Japa- Kontroll- B-11 2X 614±73 0,0155±0,0020 21,3±2,9 nische diploide B-13 2X 552±71 0,0019±0,0003 27,5±3,0 Zypresse D-4 2X 874±104 0,0107±0,0016 26,4±3,9 D-9 2X 549±65 0,0028±0,0003 25,7±3,5 D-12 2X 683±88 - 28,8±3,7 D-14 2X 466±60 0,0077±0,0012 22,9±3,6 Mittel 601±46* 0,0094±0,0002 24,6±4,1 A-8 3X 479±71 0,0123±0,0017 24,7±3,4 A-13 3X 543±70 0,0119±0,0015 27,8±3,6 Künst- A-24 3X 685±89 0,0014±0,0002 28,1 ±4,4 liehe A-54 3X 505±70 0,0058±0,0008 22,7±3,1 Tri- A-58 3X 558±55 0,0079±0,0012 21,1±2,3 ploide A-72 3X 674±74 - 19,1 ±2,4 A-77 3X 482±77 0,0065±0,0011 20,8±3,3 C-6 3X 559±61 0,0100±0,0012 21,5±2,5 C-22 3X 548±65 0,0126±0,0017 19,5±2,3 C-37 3X 580±69 0,0055±0,0008 22,2±2,8 C-50 3X 589±82 - 21,1±3,1 C-55 3X 577±75 - 20,9±2,7 C-60 3X 624±74 - 19,4±2,3 C-140 3X 646±83 0,0026±0,0004 19,9±2,7 C-225 3X 1005±120 21,1±2,1 Mittel 606±51* 0,0076±0,0018 22,0±3,9 TABELLE 3

Vergleich von Lipidperoxid-Niveaus, SOD- und GSH-Px-Aktivitäten bei Plusbäumen der Japanischen Zypresse

Lipidperoxid-Niveaus (n mol/g)

Proben- Poly- SOD- GSH-Px- name ploid Aktivität Aktivität (Einheit/g) (Einheit/g)

Diploide

Aso-7 2X 459±55 0,0069±0,0009 24,4±2,9 Saeki-17 2X 423±54 0,0160±0,0020 21,2±2,7 Japa Hiji-4 2X 544±76 0,0019±0,0002 23,5+2,5 nische Kusu-6 2X 459±59 0,0171±0,0027 20,7±2,4 Zypresse Taketa-8 2X 655±85 0,0068±0,0009 24,0±2,6 (Plus Mittel 508±78 0,0097±0,0018 22,7±4,3 bäume) * Triploide Misoshi-4 3X 420±46 0,0136±0,0020 23,1 ±2,3 Fuji-2 3X 582±75 0,0106±0,0012 14,1±1,5 5

AT 411 517 B

Proben- Poly SOD- GSH-Px- Lipidperoxid- name ploid Aktivität Aktivität Niveaus (Einheit/g) (Einheit/g) (n mol/g)

Mittel 501±76 * 0,0121 ±0,0026 18,6±4,1 Tetraploid Sanko- Hinoki 4X 1902±190 0,0103±0,0012 21,5±3,4 Kiso-4X 4X 905±99 0,0058±0,0007 16,2±2,5 Mittel 1403±212 * 0,0081±0,0013 18,8±2,8 * P < 0,001 (zwischen Tetraploiden von Plusbäumen aus Japan und japanischen Diploiden oder Triploiden der japanischen Zypresse, zwischen Tetraploiden von Plusbäumen aus Japan und Diploiden oder Triploiden von Plusbäumen japanischer Zypresse) TABELLE 4

Vergleich von Lipidperoxid-Niveaus, SOD- und GSH-Px-Aktivitäten bei Plusbäumen der Japanischen Zeder,

Reisblättern und Osmunda

Proben- Poly- SOD- GSH-Px- Lipidperoxidname ploid Aktivität Aktivität Niveaus (Einheit/g) (Einheit/g) (n mol/g)

Diploide Naga-9 2X 12±1,4 0,0134±0,0021 4,6±0,5 Japa- Akita-1 2X 37±4,4 0,0096±0,0015 5,0±0,6 Nische Saga-3 2X 21 ±2,5 0,0114±0,0018 3,1±0,5 Zeder Saeki-10 2X 52±6,7 0,0104±0,0015 4,1±0,5 (Plus Kunisaki-3 2X 26±2,8 0,0104±0,0017 4,5±0,7 bäume) Nishikawa-2 2X 17±2,2 0,0093±0,0011 5,0±0,8 Mittel 27±3,8+ 0,0108±0,0019 4,3±0,6 Triploide Ooi-5 3X 161±19 0,0141 ±0,0019 7,0±0,8 Kuji-30 3X 41±5,3 0,0092±0,0014 3,7±0,4 Onta-2 3X 317±44 0,0150±0,0024 9,5±1,1 Kyurin-3X 3X 108±11 0,0182±0,0023 8,7±1,1 Fujitsu-28 3X 236±28 0,0158±0,0022 8,2±1,2 Miyoshi-10 3X 95±12 0,0109±0,0011 6,1 ±0,8 Kuga-1 3X 59±8,2 0,0115±0,0013 8,0±1,2 Mittel 145±23* 0,0135±0,0021 7,3±1,2 Tetraploide Kanagawa-sugi 4X 3589±430 0,0176±0,0017 8,2±0,9 Cr-38 4X 2684±295 0,0128±0,0020 9,3±1,2 Mittel 3136±40+ * 0,0152±0,0025 8,7±1,3 Reisblätter Tosashimizu 2941±352 1,3841±0,1522 71 ±8,5 Osmund Tosashimizu 1394±181 0,0889±0,0115 51 ±8,1 * P < 0,0001 zwischen Tetraploid und Triploiden von Plusbäumen japanischer Zeder 6

AT 411 517 B + P < 0,00001 zwischen Tetraploiden und Diploiden von Plusbäumen japanischer Zeder

Wie in Tabelle 1 gezeigt, werden ultraviolettwiderstandsfähige (UV-widerstandsfähige) japanische Schwarzkiefern mit ultraviolettempfindlichen japanischen Schwarzkiefern (als Kontrolle) hinsichtlich der SOD-Aktivität, Glutathionperoxidase (GSH-Px)-Aktivität und Lipidperoxidniveaus verglichen.

In Tabelle 2 wurden Diploide von japanischer Zypresse mit Triploiden durch Lipidperoxidniveaus, SOD-Aktivität und GSH-Px-Aktivität verglichen.

In Tabelle 3 wurden Diploide, Triploide und Tetraploide von Plusbäumen japanischer Zypresse in ihrer individuelle SOD-Aktivität, GSH-Px-Aktivität und Lipidperoxidniveaus verglichen.

In Tabelle 4 sind SOD-Aktivität, GSH-Px-Aktivität, Lipidperoxidniveau für Diploide, Triploide und Tetraploide von Plusbäumen der japanischen Zeder, Reisblättern und Osmunda verglichen. Der Vergleich der Tabelle 4 mit den Tabellen 5 und 6 werden später beschrieben.

Die Extrakte aus den Blättern von Diploiden, Triploiden und Tetraploiden der japanischen Zeder und der japanischen Zypresse wurden in den Tabellen 5 und 6, wie später beschrieben, verglichen. Wie in Tabelle 5 gezeigt, in der Spalte "Hinzugefügte Probe" ist als Marke für die Beschreibung die Probengrösse mit 0,6 g/ml als "x1" und weiters 3,0 g/ml mit "x2", 6,0 g/ml mit "x10" bezeichnet. In Tabelle 6 sind die Daten der Reisblätter zum Vergleich eingefügt.

Die individuelle Enzymaktivität und das Lipidperoxidniveau für die Pflanzen, die in den Punkten 1 bis 3 beschrieben sind, wurden überprüft. Untersuchspunkte für die Messung der Enzymaktivität sind: SOD—Aktivität, Glutathionperoxidase-(GSH-Px)-Aktivität und Katalaseaktivität. Die erhaltenen Werte sind in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt. Die Zahlen sind in Mittelwert ±Standardabweichung ausgedrückt. Andererseits war die Katalaseaktivität für die Pflanzen ausser Reisblätter, kaum feststellbar und ihre Ergebnisse werden in den Tabellen 1 bis 4 nicht gezeigt.

Hinsichtlich der Quantitätsanalyse des Lipidperoxidniveaus wurde das Niveau unter Verwendung des TBA-Reaktionsverfahrens durch Umsetzen von Docohexansäure in TBA-reaktive Substanz gemessen.

Die Blatthomogenate von einzelnen Pflanzen, die oben beschrieben worden sind, wurden, wie folgt, hergestellt und als Proben verwendet. Die gesammelten Blätter stammten von den Pflanzen in den Punkten 1 bis 3. Die gesammelten Blätter wurden mit einer Mühle pulverisiert. Die Blatthomogenate der einzelnen oben beschriebenen Pflanzen wurden als Proben verwendet. Der Vorgang zur Herstellung dieser Blatthomogenate war, wie folgt. Das Pulver wurde in 95%iger Ethanollösung für den Lipidperoxidbildungsversuch oder in Kochsalzlösung für die Untersuchungen, ausser dem Lipidperoxidbildungsversuch, suspendiert. In beiden Fällen war eine Konzentration von 60 mg/ml vorhanden. Die Suspensionslösung wurde der Schallbehandlung (bei 15 Watt für 15 Sekunden) ausgesetzt.

Nach der Schallbehandlung wurde die Lösung zentrifugiert (bei 1300 g). Wie im Vorgangsschema in Fig. 1 gezeigt, wurden die überstehenden Schichten nach der Zentrifugation in zwei Teile geteilt. Ein Teil ist für die Herstellung der Probe für die Lipidperoxidniveaubestimmung. Der andere wurde wurde durch ein 45 pm Filter filtriert. Ein Teil des Filtrates wurde als Probe für die SOD-Aktivitätsversuche benutzt und die verbleibenden Filtrate wurden als Probe für die Katalase-, GSH-Px-Aktivitätsversuche verwendet. (SOD-Quantitätsanalysen)

Zu der, wie oben beschrieben, hergestellten Mischung wurden 0,2 ml der Versuchsmischung mit Xanthin und Xanthin-Oxidase, die 02- produziert, zugesetzt und die sich ergebende 02-Menge wurde aus der Reduktionsmenge von Ferricytochrom c (Typ III) durch optische Absorption bei 550 nm, gemessen mit einem Spektrofotometer (Beckman), bestimmt.

Die Menge an SOD in der Probe ist definiert als die Reduktionsmenge von reduzierendem Cytochrom c bei 50% und eine Einheit von SOD wird ausgedrückt durch U/mg Protein. Bei dieser Analyse verhindert die Probe selbst die Reaktion auf Cytochrom c ohne Vermitteln von 02-, eine geringe Menge an Cytochrom c wird direkt reduziert.

Mit diesen Faktoren wird die tatsächliche SOD-Menge nach der Formel U = (a-(b-c)}/(a/2) berechnet, in der 7

AT 411 517 B a: die Absorption durch die Zugabe nur von Xantinoxidase allein, b: die Absorption durch Blatthomogenate in Gegenwart von Xantinoxidase, c: die Absorption bei der Zugabe von Blatthomogenat allein vor dem Zusatz von Xantinoxidase darstellen. (Katalaseaktivitätsuntersuchung)

Die Catalaseaktivität wurde durch die Geschwindigkeit der Reduktion von Wasserstoffperoxid (H202) bestimmt. Die Geschwindigkeit der Reduktion wurde 12 bis 30 Sekunden lang in Gegenwart der Blatthomogenatproben unter Verwendung eines Spektrofotometers bei 240 nm gemessen. Die Aktivität wurde mit der unten angegebenen Formel ausgedrückt. K = (2,3/18)Xlog(A1/A2) A1: Absorption gemessen für 12 Sekunden bei 240 nm für die Versuchsmischung mit Gesamtvolumen von 3,1 ml bestehend aus 10 mmol/L H202, gelöst in 3 ml von 50 mmol/L Kaliumphosphatpufferlösung und 0,1 ml des Blatthomogenates A2: Absorption gemessen für 30 Sekunden bei 240 nm für die genannte Versuchsmischung.

Bei diesem Versuch mit Wasserstoffperoxid als Substrat besteht die Möglichkeit der Instabilität und daher wurde das Substrat Wasserstoffperoxid durch Natriumperborat ersetzt. In diesem Falle wurde 0,002-0,05 ml Blattprobelösung in 2,8 ml von 0,05 ml/L Kaliumphosphatpufferlösung (pH 7,4) suspendiert, die Mischung wurde bei 30°C Preinkubation für 5 Minuten gehalten. Daraufhin wurde dann der preinkubierten Mischung 0,2 N Natriumperboratlösung in einer Küvette zugesetzt und die Reaktion eingeleitet. Die Daten wurden 2 bis 3 Minuten lang bei 220nm aufgezeichnet. (GSH-Px-Aktivitätsuntersuchung) Für die GSH-Px-Messung wurde das Verfahren von Lawrence und Burk verbunden mit Oxidation von NADPH durch Glutathionreduktase verwendet. Der Oxidationsgrad für NADPH wurde bei 37°C mit einem Spektrofotometer gemessen, dessen Wellenlänge bei 340nm lag.

Die Versuchsmischung bestand aus 50 mmol/L Kaliumphosphatpufferlösung (pH 7,0), 1 mmol/L Ethylendiamintetraessigsäure, 1 mmol/L NaN3, 0,2mmol/L NADPH, 1 mmol/L Glutathion, 2 Units Glutathionreduktase und 1,5mmol/L Kumolhydroperoxid oder 10mmol/L Tert-butylperoxidlösungen.

Der obigen Mischung wurde Blatthomogenat zugesetzt, um das sich ergebende Lösungsvolumen auf 1,0 ml zu bringen. So wurde die Enzymaktivität, gemessen durch dieses Verfahren, als die Menge von NADPH, das pro Minute oxidiert wurde, dargestellt. Die Aktivität wird durch U/mg Protein nach der Lowry-Methode angegeben. (Lipidperoxid-Messung)

Die mehrfachungesättigte Fettsäure 4, 7, 10, 13, 16, 19-docosahexaen Säure wurde auf das 200-fache mit 94%igem Ethanol verdünnt. Dem vorher mit diesem Substrat ausgegossenen Testrohr wurden dann verschiedene Konzentrationen des Homogenates zugesetzt und einer Ultraviolettstrahlung ausgesetzt. Bei diesem Versuch wurden Homogenste mit 0,6, 3,0 und 6,0 mg/ml Konzentration untersucht. Nach der Bestrahlung wurde die Lösung durch Fluorspektrometrie analysiert, um die Menge von TBA (Thiobarbitursäure) zu messen. Die Wellenlänge von 515 nm für die Anregung und von 553 nm für die Emission wurden in einer Ausrüstung von Hitachi F-2000 Fluorspektrofotometer eingestellt.

Das Ergebnis wurde in Mittelwert ±Standardabweichung dargestellt. Die Menge an TBA-Sub-stanz wurde als Lipidperoxidmenge gewertet. Weiters wurde eine Differenz-Signifikanzanalyse durch Student t-Versuch durchgeführt. Das Ergebenis des t-Versuches zeigt einen signifikanten Unterschied zwischen den zwei Gruppen. (Identifikation der Ploidie vom Chromosom)

Die Ploidie der vorher beschriebenen Bäume wurde durch cytologische Analyse unter Verwendung von Wurzelendzellen oder Durchflusscytometrie unter Verwendung von Biattzellen bestimmt.

Die Diskussion in Tabellen 1 bis 6 wurde, wie folgt durchgeführt. Wie in den Tabellen 1 bis 4 gezeigt, zeigen Reis- und Osmundablätter (siehe Tabelle 4) eine augenscheinlich hohe SOD-Akti-vität gegenüber den Gymnospermata, wie japanische Schwarzkiefer, japanische Zeder, japanische Zypresse. Insbesondere GHS-Px von Reisblättern zeigte einen so hohen Wert wie 1,384 U/g und 8

AT 41 1 517 B die SOD-Aktivität einen sehr hohen Wert wie 2941 U/g.

Wie aus Tabelle 4 entnommen werden kann, ist die SOD-Aktivität des Reisblattes höher als jene der untersuchten Einzelbäume (ausgenommen japanische Zeder als eine Tetraploidpflanze) und in einigen Fällen war die höchste SOD-Aktivität die 100-fache Aktivität der einzelnen untersuchten üblichen Bäume. In Tabelle 4 zeigte auch das Osmundablatt eine SOD-Aktivität in der Höhe von 1394 U/g.

Gymnospermata, wie das Untersuchungsobjekt gemäss Tabelle 1 (P<0,01), japanische Schwarzkiefer mit Ultraviolettwiderstandseigenschaft hat eine SOD-Aktivität, die deutlich höher als jene der üblichen japanischen Schwarzkiefer ist. Z.B. ist die SOD-Aktivität der japanischen Schwarzkiefern mit Ultraviolettwiderstandseigenschaften im Mittel 413±56 U/g und ist wesentlich höher als jene der üblichen japanischen Schwarzkiefem mit 240±37 U/g im Mittel.

Aus den obigen Ergebnissen kann bewiesen werden, dass in jedem Falle, wo der Baum Ultraviolettwiderstandseigenschaften besitzt, der Baum eine hohe SOD-Aktivität hat. Dies könnte nahelegen, dass die SOD-Aktivität eine Rolle beim Schutz gegen Schädigung durch Ultraviolettstrahlen spielt.

Vergleicht man die SOD-Aktivität der triploiden Bäume und der tetraploiden Bäume gemäss den Tabellen 2 bis 3 insbesondere jene der einzelnen Bäume, so zeigten Bäume der tetraploiden Art eine höhere SOD-Aktivität als triploide Bäume. Die Plusbäume der japanischen Zeder (Probenname Kamikawa-Zeder, Cr-38c), wie in Tabelle 4 gezeigt, zeigten eine sehr hohe SOD-Aktivität gegenüber üblichen Bäumen. Bei einer derartigen japanischen Zeder zeigte sich eine offensichtliche Erhöhung der SOD-Aktivität bei Bäumen, die tetraploide Chromosome enthielten. Im Gegensatz dazu zeigten sowohl diploide als auch triploide Bäume keine offensichtliche Erhöhung der SOD-Aktivität.

Was das Lipidperoxid-Niveau betrifft, so wurde ferner gezeigt, dass jene Zedern mit einer geringen Harzmenge eine sehr geringe Lipidperoxidbildungsfähigkeit, verglichen mit anderen Bäumen, haben.

Der Unterschied der GSH-Px-Aktivität zwischen ultraviolettwiderstandsfähigen japanischen Schwarzkiefern und ultraviolettempfindlichen üblichen japanischen Schwarzkiefern, wie in der Tabelle zur Kontrolle, wurde nicht gefunden (siehe Tabelle 1, P>0,05). Dies könnte darauf hinwei-sen, dass keine Beziehung von GSH-Px-Enzymen mit Ultraviolettwiderstand besteht. TABELLE 5

Vergleich der SOD-Aktivität und die Wirkung der Lipidperoxidation durch Blattextrakte zwischen 2X, 3X und 4X in japanischen Bäumen

Lipidperoxidation

Mittel UV(-) Kontrolle 45 Proben Poly- SOD-Aktivität UV(+) Kontrolle 260 ploidie (U/g) hinzugefügte Probe %Kontrolle x1 *(0,6mgr/ml) 124,6±14,9 S-20 2X 133±15 x5 *(3,0mgr/ml) 73,3± 9,5 x10* (6,0mgr/ml) 33,8± 4,7 x1 115,3±13,8 S-22 2X 149±17 x5 71,4± 9,2 x10 31,5± 4,4 x1 221,5±24,3 S-23 2X 421±54 x5 137,9±17,9 x10 60,3± 7,2 x1 174,6±19,2 S-25 3X 629±81 x5 112,5±14,6 x10 63,9±10,2 9

AT 41 1 517 B

Lipidperoxidation

Mittel UV(-) Kontrolle 45 Proben Poly- SOD-Aktivität UV(+) Kontrolle 260 ploidie (U/g) hinzugefügte Probe %Kontrolle x1 82,7110,7 S-26 3X 2173±260 x5 62,11 9,9 x10 43,61 5,2 x1 150,6124,0 S-28 3X 309±33 x5 89,2113,3 x10 41,91 6,7 x1 84,2110,9 S-30 4X 1382±193 x5 62,3l 8,7 x10 42,71 4,6 x1 79,4110,3 S-31 4X 1447±231 x5 57,31 9,1 x10 37,11 5,1 x1 72,91 9,4 S-32 4X 1096±164 x5 61,41 7,9 x10 51,91 8,3 x1 71,6112,1 S-33 4X 12371160 x5 49,81 6,4 x10 38,41 6,1 x1 86,0111,1 S-34 4X 16451213 x5 64,11 9,6 x10 44,11 7,0 x1 140,1115,4 S-36 4X 11051154 x5 94,8115,1 x10 53,71 6,9 x1 136,6119,1 S-38 4X 10461135 x5 111,6115,6 x10 89,0110,6 *x1 bedeutet 0,6 gr/ml als Einheit und die Spalte "hinzugefügte Probe" zeigt das Vielfache der Einheit TABELLE 6 Vergleich der SOD-Aktivität und die Wirkung der Lipidper- oxidation durch Blattextrakte zwischen 2X, 3X und 4X in japanischen Bäumen Lipidperoxidation Mittel UV(-) Kontrolle 45 Proben Poly- SOD-Aktivität UV(+) Kontrolle 260 ploidie (U/g) hinzugefügte Probe %Kontrolle x1 *(0,6mg/ml) 163,0117,9 H-1 2X 160119 x5 * (3,0mg/ml) 98,2111,7 x10* (6,0mg/ml) 58,51 7,6 x1 151,8121,2 H-2 2X 352145 x5 103,4111,3 x10 56,81 6,2 x1 170,0122,1 H-5 3X 578180 x5 114,3117,1 x10 60,81 7,2 10

AT 411 517 B

Lipidperoxidation

Mittel UV(-) Kontrolle 45

Proben Poly- SOD-Aktivität UV(+) Kontrolle 260 ploidie (U/g) hinzugefügte Probe % Kontrolle x1 95,2± 13,3 H-6 3X 1066±138 x5 53,1± 6,3 x10 45,2± 5,8 x1 139,1 ±15,3 H-7 3X 742±89 x5 87,6±10,5 x10 40,4± 4,4 x1 123,6±14,8 H-8 3X 821±106 x5 78,4± 9,4 x10 38,1± 4,9 x1 92,5±12,9 H-9 3X 1280±140 x5 62,3± 6,9 x10 39,0± 4,6 x1 52,6± 6,8 H-10 4X 1773±265 x5 37,8± 6,0 x10 25,3± 3,5 x1 90,8±12,7 H-11 4X 1232±172 x5 61,4± 7,9 x10 32,3± 4,8 Reis- x1 455,2±54,6 blätter 2941±352 x5 298,3±38,7 x10 165,0±21,4 *x1 bedeutet 0,6 g/ml als Einheit und die Spalte "hinzugefügte Probe" zeigt das Vielfache der

Einheit

Die Lipidperoxidbildung wurde bei geringer Konzentration des Homogenates (z.B. 0,6 mg/ml) verbessert und eine hohe Konzentration des Homogenates verhinderte die Bildung von Lipidperoxid. Dies ist klar in den Tabellen 5 und 6 gezeigt.

Wie in den Tabellen 5 und 6 gezeigt, ist es, wenn Proben von Blättern tetraploider Bäume mit anderen verglichen werden, klar, dass bei Proben mit hoher SOD-Aktivität deren Hemmungseffekte in Gegenwart von geringen Probenkonzentrationen stark ist. Dies könnte nahelegen, dass SOD-Aktivität eine Rolle zur Verhinderung der Bildung von Lipidperoxid als cytotoxische Rolle spielt. D.h., je höher die SOD-Aktivität, desto ausgeprägter ist die Verhinderung der Lipidperoxidbildung. Z.B. die Proben der japanischen Zeder Nr. S-26, S-30, S-32, S-34, S-36, S-38 in Tabelle 5 und der japanischen Zypresse Nr. H-6, H-9, H-10, H-11 in Tabelle 6 haben höhere SOD-Aktivität als 1000 U/g. Von diesen neun Fällen zeigten die Proben S-26, S-30, S-32, S-34; H-6, H-9, H-10 eine geringere Lipidperoxidbildung (angezeigt in der Spalte von x1 in Tabelle 5) mit Zusatz von geringem Probenkonzentration als bei Kontrollen.

Im Falle einer Reisblattprobe wurde die Bildung von Lipidperoxid unabhänging von der geringen Konzentration des Homogenates (siehe "x1-Spalte" der Tabelle 5) oder der hohen Konzentration (siehe "x10-Spalte" der Tabelle 5) verhindert. Somit zeigte die SOD-Aktivität eine hohe Aktivität wie jene der GHS-Px-Aktivität und Katalaseaktivität. Unter den Blattproben, die untersucht wurden, zeigte das Reisblatt das höchste Niveau für die Lipidperoxidbildung. Bei Proben ausser beim Reisblatt waren deren Katalaseaktivitäten nicht feststellbar und somit sind Daten in den Tabellen nicht eingeschlossen.

Andererseits je höher die SOD-Aktivität, desto stärker sind die Antioxidationswirkungen wie üblich bekannt. Das SOD spielt eine wichtige Rolle beim Entfernen des aktiven Sauerstoffes.

Bei der Betrachtung von Faktoren bezüglich der Bildung von aktivem Sauerstoff ist das Vorhandensein von Ultraviolettstrahlen nicht zu vernachlässigen. In vergangenen Jahren bedingte die Zerstörung der Ozonhülle eine Vergrösserung der Ultraviolettstrahlung auf der Erde. Aufgrund 11

AT 411 517 B dieser Tatsache ist eine merkliche Erhöhung der Sauerstoffradikale festgestellt worden. Wie menschliche Wesen verdorren Bäume aufrechtstehend, wenn sie Ultraviolettstrahlen und infolgedessen einer hohen Konzentration des Sauerstoffradikals ausgesetzt sind.

Gemäss den experimentellen Ergebnissen, dass die SOD-Aktivität hoch ist, wie die Erfinder der vorliegenden Erfindung festgestellt haben, für jene Bäume, die Ultraviolettwiderstand besitzen, nimmt man an, dass sie eine Funktion haben, um sich selbst gegen Schädigungen von Seiten der Umwelt zu schützen, indem sie Antioxidationsmittel verwenden, wie SOD in ihren Blättern. Bis heute sind keine Berichte betreffend den Selbstschutz gegen Umweltschädigungen bei Bäumen unter Verwendung eines Antioxidationsmittels in den Bäumen bekannt. Dies ist eine neue Feststellung der Erfinder der vorliegenden Erfindung.

Die Antioxidationsfähigkeit von ultravioletwiderstandsfähigen Kiefern (im Folgenden als ”UV-widerstandsfähig" abgekürzt) wurde mit jener üblicher Kiefern verglichen. Üblicherweise sind Berichte über die Induktion der GHS-Px-Aktivität in Abhängigkeit von Sauerstoffradikal erhältlich. Jedoch bei den Versuchen der Erfinder der vorliegenden Erfinder ergab sich kein Ergebnis mit auffälliger Änderung der GSH-Px-Aktivität parallel zur SOD-Aktivität.

Was die Katalase betrifft, gibt es einen Bericht, der sich mit dem Auftreten der Katalase beschäftigt, die durch Sauerstoffradikale in Bäumen hervorgerufen wird. Bei dem vorliegenden Versuch trat jedoch ausser bei Reisblättern keine Katalase auf. Es kann angenommen werden, dass Terpen usw. in den Homogenaten die Aktivierung verhindert.

Es ist gut bekannt, dass wie die Enzyme, z.B. Superoxidase, Substanzen mit niederem Molekulargewicht, z.B. Vitamin C als Oxidationsmittel, eine Hauptrolle bei Bäumen spielen. Mit dem Versuch bei dieser Erfindung wurde ein Studium der Antioxidationsfunktion der niedermolekularen Verbindung nicht vorgenommen, sondern jenes der SOD-Aktivität. Es ergibt sich, dass SOD ein starkes Antioxidationsenzym in den Baumblättern zu deren Schutz gegen übermässige Sauerstoffradikale auftritt.

In der Folge auf die obigen Diskussionen bei Berücksichtigung der Beziehung der SOD-Aktivität und der Chromosome der Pflanzen ergab sich, dass jene Bäume, die triploid oder tetraploid sind, und insbesondere die Tetraploidbäume, eine hohe SOD-Aktivität haben, was die Erfinder der vorliegenden Erfinder zum ersten Mal festgestellt haben. Es gab keine Diskussion über die Beziehung zwischen dem Ausmass der SOD-Aktivität und der Ploidie der Bäume durchgeführt von anderen, die obengenannten Ergebnisse der Erfinder der vorliegenden Erfindung waren völlig ausserhalb der Abschätzung.

Unter Berücksichtigung der Beziehung der SOD-Aktivität und der Polyploidie des Chromosomensatzes ergibt sich eine Vermehrung der Genloci für Chromosome die SOD kodieren; dies bringt eine Vergrösserung der SOD-Menge. Diese Überlegung könnte bejaht werden bei Bezugnahme auf z.B. menschlichen Lebewesen, da festgestellt wurde, dass das Down-Syndrom drei Chromosomensätze (Trisomie) zeigt, die somit vermehrt Cu, Zn-SOD-Orte enthalten und dies führt zu einer Erhöhung der SOD-Menge um 50%.

Obwohl die Erhöhung der SOD-Aktivität in triploiden und tetraploiden Bäumen getrennt festgestellt wurde, wurde die Anhebung des SOD-Niveaus selbst von den Erfindern der vorliegenden Erfindung nicht bestätigt. D.h., eine andere Erklärung kann anwendbar sein, es wurde jedoch geschlossen, dass die Genloci des SOD-Chromosomes bei der einzelnen untersuchten Probe als nicht vermehrt festgestellt wurde.

Von Reisblättern nimmt man an, dass sie Widerstand gegen Ultraviolettlicht besitzen, wobei die SOD-Aktivität nicht nur höher ist als jene der japanischen Zeder, Schwarzkiefer und des Plusbaumes der japanischen Zypresse, sondern sich auch eine höhere GHS-Px-Aktivität zeigte als bei den Bäumen. Weiters war Katalase kaum in Bäumen feststellbar, wohingegen Reisblätter ein feststellbares Niveau zeigten.

Insbesondere mit der Möglichkeit einer starken Enzymaktivität des Baumes als Reaktion auf das Umweltsauerstoffradikal und die Ultraviolettstrahlung können einkeimblättrige Pflanzen eine hohe Anpassungsfähigkeit gegen Umweltultraviolettstrahlen erhalten. Z.B. ist ein Farn eine primitivere Pflanze als Gymnospermata und Angiospermata und es ist allgemein bekannt, dass ein Fam eine hohe Anpassungsfähigkeit durch Vervielfachung seiner Chromosomzahl zu einem Polyploid erhält. Eine Verbesserung der Anpassungsfähigkeit gegen Umweltstörungen durch Erreichen des Polyploidzustandes wurde kürzlich auch bei Bakterien berichtet. 12

AT 411 517 B

Weiters wurden bei den oben beschriebenen Versuchen an japanischer Zeder, japanischer Zypresse mit Ultraviolettwiderstandseigenschaften das Vorhandensein von Triploid und Tetraploid-chromosomen bewiesen.

Die ultraviolettempfindlichen Gymnospermata verstärken ihre SOD-Aktivität durch Vervielfachung ihrer Chromosomen, um sich je nach der Länge der Zeit, denen sie Ultraviolettstrahlen und Sauerstoffradikalen ausgesetzt sind, selbst zu schützen. D.h., die Arten scheinen eine beträchtliche Anpassungsfähigkeit zu haben.

Andererseits ist zu beachten, dass UV-widerstansfähige Schwarzkiefem ihre SOD-Menge erhöhen ohne Bezug auf einen polyploiden Chromosomensatz im Gegensatz zu gewöhnlichem Schwarzkiefernbaum. Man glaubt auch, dass der UV-widerstandsfähige Schwarzkiefernbaum nicht Massnahmen annimmt, um die Chromosome zu einem Polyploid zu vervielfachen. Als allgemeiner Gedanke ist die verstärkte UV-B-(der Bereich der B-Ultraviolettstrahlung liegt zwischen 280 nm und 320 nm) Strahlung dafür bekannt, dass sie nicht mit Schädigung durch Oxidation in den Körpern, wie z.B. Pflanzen, verbunden ist. So ist der Fall des Schwarzkieferbaumes dieser Hypothese entsprechend.

Es gibt zwei Arten zum Erreichen eines polyploiden Chromosomensatzes bei Pflanzen: der eine Typ ist natürliches oder künstliches Kreuzen, der andere ist eine natürliche Mutation, wie der Zweigänderungstyp oder die künstliche Mutation mit Colchicinbehandlung.

Osmunda ist ein Farn wobei im Vergleich zu Gymnospermata und Angiospermata viele Arten von Farnen bereits polyploid sind. Es ist gut bekannt, dass einkeimblättrige Pflanzen, wie Reis usw., Ultraviolettwiderstand, im Gegensatz zu Schwarzkiefern, japanische Zedern und japanische Zypressen, besitzen. Die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung durchgeführten Versuche zeigen, dass sowohl Osmunda als auch Reisblätter eine stärkere SOD-Aktivität als andere Bäume besitzen. Gymnospermata, wie Schwarzkiefer, japanische Zedern und japanische Zypressen usw., könnten ebenfalls ihre Wirkungen in Antwort auf die tatsächliche Umgebung durch Vervielfachung ihrer Chromosome mit SOD-Genen zeigen, wie die vorliegenden Erfinder ebenfalls festgestellt haben.

Aus Überwachung von Referenzen auf dem Gebiet der Landwirtschaft und der Gärtnerei wird bestätigt, dass auf dem Gebiet der Verbesserung von Pflanzenarten, wie grünem Tee, Äpfeln, Bananen, Tulpen, Orchideen usw., Polyploide in vielen Fällen verwendet werden. Es wurde jedoch gefunden, dass bei üblicher japanischer Zeder, japanischer Zypresse usw. die Polyploidarten nicht so gut wachsen wie die üblichen Diploidarten. Der Wert der Polyploidarten wurde in der Forstindustrie überhaupt nicht zur Kenntnis genommen.

Bei den Plusbäumen der japanischen Zedern und japanischen Zypressen stellten die Erfinder der vorliegenden Erfindung die natürlichen Triploidarten unter den sterilen Arten mittels zellbiologischer Untersuchung fest. Die Berichte, die zusammen mit den Ergebnissen von den Erfindern der vorliegenden Erfindung erreicht wurden, deckten auf, dass nur 41 Klone der japanischen Zedern und zwei Klone des Plusbaumes der japanischen Zypresse triploide Arten sind. Ein "Plusbaum" ist eine Art von Bäumen, die gute Wachstumseigenschaften zeigen.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung bemühten sich, die Arten mit Triploid unter Verwendung künstlicher Kreuzungstechnologie zu züchten. Die Bemühung wurde durch Kreuzung zwischen Diploid- und Tetraploidarten der japanischen Zeder und japanischer Zypresse durchgeführt. Der so mittels künstlicher Kreuzung erhaltenen künstlichen Triploidart wurde von den Erfindern der vorliegenden Erfindung ein besseres Wachstum als Diploidarten bestätigt.

Es wurde nämlich ein besseres Wachstum der künstlich gekreuzten Triploidarten gegenüber üblichen Triploidarten bestätigt. Es wurde geschlossen, dass es möglich und vorteilhaft ist, das Polyploid zum Züchten japanischer Zeder und japanischer Zypresse zu verwenden.

Weiters verhinderte beim Lipidperoxidversuch das Blatthomogenat des Tetraploids mit hoher SOD-Aktivität augenscheinlich die Lipidperoxidbildung. Dieser Nachweis könnte andeuten, dass Bäume sich gegen die Schädigung durch Sauerstoffradikale selbst schützen, die durch Ultraviolettstrahlen angeregt werden, und zwar durch Vervielfachung ihrer Chromosomzahl.

Jene japanischen Zedern, ausgenommen tetraploide Zedern, die vergleichsweise wenig Harz gegenüber anderen Bäumen enthalten, zeigten ein geringes Lipidperoxidniveau und geringe SOD-Aktivität. Derartige Ergebnisse sind in den Tabellen 2 bis 4 dargelegt. Da diese japanische Zeder wenig Harz enthält, ist es klar, dass das gebildete Lipidperoxid als gering angenommen 13

Claims (6)

1. AT 411 517 B werden kann. Dies bedeutet, dass zur Behandlung einer geringen Lipidperoxidbildung, eine geringe SOD-Aktivität als ausreichend betrachtet werden kann. D.h., man nimmt an, dass japanische Zeder keine hohe SOD-Aktivität benötigt, um das geringe Lipidperoxid zu behandeln, da der Zedernbaum nicht die Menge an Lipidperoxid herstellt. Aufgrund der Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung wurde bestätigt, dass die Bäume eine ausgezeichnete Anpassungsfähigkeit gegen die Erhöhung der schädlichen Sauerstoffradikale zeigen, die aufgrund der jüngsten Beschleunigungstendenz der Ozonsphärenschädigung auftreten. Ein Farn, eine evolutionär primitivere Pflanze als Gymnospermata und Angiosper-mata wird polyploid als seine Anpassungsmöglichkeit gegen den Nachteil der Umweltstörungen durch Vervielfältigung der Chromosomzahl. Auch bei jenen Nadelblattpflanzen, wie japanischer Zeder und japanische Zypresse, hat man festgestellt, dass ihre Schösslinge die Ultraviolettwiderstandseigenschaft durch Vervielfachung ihrer Chromosomzahl erhalten, wenn man die ultraviolettwiderstandsfähigen Arten mit gegen Ultraviolett nicht widerstandsfähiger Arten vergleicht. Insbesondere bei Triploid- und Tetraploid-bäume wurde diese Tendenz festgestellt. Andererseits obwohl einige Arten mit natürlicher Kreuzung nicht gut wuchsen und steril wurden, wurde bestätigt, dass einige Arten gute Wachstumseigenschaften durch künstliches Kreuzen erhielten. Insbesondere für japanische Zedern, japanische Zypressen usw., fand man, dass die Mittel zum Erreichen der Anpassbarkeit durch Vervielfachung der Chromosen im Chromosomensatz annehmbar wurden. Diese Herstellung von polyploiden Abkömmlingen durch künstliche Kreuzung usw. kann als wirksames Verfahren betrachtet werden, um Bäume gegen die wachsende Tendenz von Sauerstoffradikalen, die über Ultraviolettstrahlen erzeugt werden. Diese Erfindung ist nicht notwendigerweise auf die obigen Beispiele beschränkt. Alle Beispiele, solange sie nicht vom Gegenstand der Erfindung getrennt werden, liegen innerhalb des Bereiches dieser Erfindung. Z.B. wurden die obigen nadelblättrigen Bäume wie japanische Zeder, japanische Zypresse erläutert, aber es wird angenommen, dass die Erfindung auch für breitblättrige Bäume adaptierbar ist. Und dies wird auch für immergrüne Bäume, decidische Bäume angenommen. Andererseits aus der Tatsache, dass Bäume Widerstand gegen Ultraviolettstrahlen durch Vervielfachung ihrer Chromosomenzahl annehmen, obwohl dieser Versuch bei japanischer Schwarzkiefem nicht erreicht wurde, können einige Arten der japanischen Schwarzkiefer, Ultraviolettwiderstand durch Polyploidmittel erreichen, da es viele Arten von Kieferbäumen gibt. Es wird angenommen, dass die Pflanzenart mit starkem Ultraviolettwiderstand als Standard mit polyploidem Chromosomensatz ausgewählt werden kann und die ausgewählten Pflanzen werden in einem Bereich mit viel Sonnenschein ausgepflanzt, um die Pflanze mit starken Ultraviolettwiderstand ökologisch zu halten; diese Mittel werden als positiver Schutz der pflanzenökologischen Umwelt in dem Bereich angesehen. Obwohl die obige Erklärung auf triploide und tetraploide Chromosomensätze fokussiert ist, sind mit jenen Polyploidbäumen, die pentaploide oder Hexaploide Chromosomensätze haben, die gleichen Ergebnis erreichbar. Im durch Menschen bepflanzten Wald der vorliegenden Erfindung werden Schädigungen, wie Baumsterben durch Ultraviolettstrahlen beträchtlich verhindert. Wenn daher das Ausmass der Ultraviolettstrahlung auf Erden aufgrund der fortschreitenden Zerstörung der Ozonsphäre zunimmt, so wird der vom Menschen gepflanzte Wald gemäss der vorliegenden Erfindung verlässlich verbleiben. Unter Verwendung des Verfahrens zum Pflanzen von Bäumen gemäss der vorliegenden Erfindung kann ein vom Menschen gepflanzter Wald mit Widerstand gegen Ultraviolett gebildet werden. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Pflanzen von Bäumen zur Bildung eines künstlichen, gegen UV-Strahlen resistenten Waldes, dadurch gekennzeichnet, dass Setzlinge mit einem polyploiden Chromosomensatz ausgewählt werden und die ausgewählten Setzlinge eingepflanzt werden. 14 AT 411 517 B
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Chromosomensatz der Setzlinge triploid oder tetraploid ist.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Setzlinge jene eines Nadelbaumes sind.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Setzling eines Nadelbaumes jener einer Zeder oder einer Zypresse ist.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Chromosomensatz der Setzlinge erhalten wird, indem man die Basiszahl der Chromosomen durch selektives Züchten oder Mutation erhöht.
6. 6. Verfahren zum Ziehen von Pflanzen zur künstlichen Bildung einer Vegetation, die gegen Ultraviolettstrahlen widerstandsfähig ist, verglichen mit einer Vegetation, die aus Diploidpflanzen besteht, zur Verwendung in einem Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Pflanzen, deren Anzahl der Chromosomen im Chromosomensatz die Basiszahl der Arten überschreitet, selektiv gezüchtet werden. HIEZU 1 BLATT ZEICHNUNGEN 15