DD217636A1 - Bestimmungsverfahren fuer immissionsschaeden und immissionsresistenz bei pflanzen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung fuer Immissionsschaeden und Immissionsresistenz bei Pflanzen. Erfindungsgemaess werden Pflanzenteile, vorzugsweise Assimilationsorgane, Wurzelgewebe oder Samen in ein ggf. gepuffertes waessriges Medium eingebracht und 5 bis 30 Minuten gewaessert. Anschliessend wird der Mangan(II)gehalt im Medium und/oder in den Pflanzenteilen bestimmt und der erhaltene Wert mit dem im analogen Verfahren erhaltenen Wert fuer Kontrollmaterial verglichen. Die Mangan(II)konzentration wird quantitativ ESR-spektroskopisch bestimmt.

Description

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Or. H.-O. S.chönborn . -

Th. Hanke ' .

ür. 3. Ebert ,

Dr. N. Kohlstock .

Dr. 0. Ewald · . ' :

Dr. Zi. 'Matschke

"Bestimmungsverfahren für Immissionsschäden und Immissiohsresistsnz bei Pflanzen" ; · '

Anwendungsgebiet der Erfindung . . ·

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnostizierung, insbesondere zur quantitativen Bestimmung von Immissionsschäden an Pflanzen und zur Ermittlung von deren Immissionsre- . sistenz« Es erlaubt die Bestimmung des Schädigungszustandes im Sinne eines Biomonitoring sowie die Selektion immissionsresistenter und sensitiver Individuen. Anwendungsgebiete,dieses Verfahrens sind die Ermittlung von Immissionsschadstufen bzw. -schaden an Pflanzen in Land- und Forstwirtschaft bzw. im Rahmen von Umweltschutzuntersuchungen sowie die Selektion, immissionsresistenter Pflanzen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Komplexe Immissionsschäden '«erden hauptsächlich durch 30_ hervorgerufen, wobei die primäre Schädigung auf eine durch SO₀ induzierte Radikalbildung und nachfolgende Radikaireakiionen zurückzuführen ist. Dadurch werden vorzeitige Alterung und Schädigung von -Membranen hervorgerufen, was zu weiteren Sekunda rscnäden führt. Der Nachweis von Inimissionsschäden wird Di₁S jetzt mittels akkumulativer (Schadstoff anreicherung, z. 3. Schwefel in Pflanzenmaterial) oder reaktiver (Veränderung von bestimmten pflanzenspezifischen Parametern, wie Pufferkapazität, pH, Enzymaktivitäten, Gasstoffwechsel ..») Indikationsverfahren und nach visueller Merkmalserfassung (z. 3. Mekrosenbonituren, .Vachstumsdepressionen) geführt

(Dässler, H. G.: "Einfluß von Luftverunreinigungen auf die. Vegetation", Ciena 1976). Diese Nachweismethoden sind unspezifisch bzgl, der primären Wirkung des Schadstoffes.-Werden Pflanzen unter Standardbedingungen dem Schadstoff SO„ exponiert, so lassen, sich aus der Stärke der Schädigung Rückschlüsse auf die SOp-Resistenz der untersuchten Pflanzen ziehen. Bei den bisherigen Indikationsverfahren sind Bezüge zvvisehen Iramissionsschadstufe und -SCU-Resistenz nur z, T. erkennbar. Diese Verfahren, erfassen die Rasistenzfaktoren nur getrennt (entweder Toleranz- oder Avoidanzfaktoren). (Levitt, Ο.: "Responses of Plants to Environmental Stresses," New York 1972, "Verfahren zur Ermittlung-der 30,,-Resistenz, insbesondere für Koniferen" OOR-WP 147 873, "Verfahren zum Screening auf die SOu-Rösistenz" ODR-WP G Ol N/245 233/3).

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Verfahren zur Ermittlung von Iramissionsschädstufen und -Schädigungen sowie,. die Verfahren zur Ermittlung der Immissionsresistenz von Pflanzen unter Ausschluß der dargelegten Mangel weiterzuentwickeln. Dadurch soll ein wesentlicher 8eitrag zum Aufbau standardisierter Tests für das Biomonitoring von Umvveltschäden und zur Selektion iramissionsresistenter Pflanzen geleistet werden. . >

Darlegung des Wesens der Erfindung

ErfindungsgemäßWird das zu untersuchende Pflanzenmaterial, das Assimilationsorgane, Wurzelgewebe oder Samen sein können, in ein ggf. gepuffertes wäßriges Medium eingebracht und 5 bis 30 Minuten gewässert, wobei bei vorzeitiger Alterung und Schädigung der Membranen nach Schadstoffimmission eine Veränderung des Mangan(II)austrittes gegenüber dem des Kontrollmaterials, auf tritt . Die Stärke der Schädigung korreliert mit. einer signifikanten Veränderung des Mangan(il)austrittes. Die

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Mangan(II)konzentration wird wahlweise im Pflanzenmaterial, oder im entsprechenden Medium gemessen. Die Veränderung des Mangan(II)austrittes ist ein direkter Ausdruck der primären Schadstof f wirkung,' die dadurch meßbar wird. Zur quantitativen Bestimmung wird die ESR-Spektroskopie genutzt, die eine leicht durchführbare und standärdisierbare Bestimmung gewährleistet. Kontroll- und Pflanzenmaterial sowie Medium brauchen dafür nach der Wässerung nicht weiter aufgearbeitet zu werden und können sofort vermessen werden, so daß keine Verfälschung der Meßergebnisse durch Probenbehandlung bzw. -alterung zu erwarten ist.

Das Verfahren wird wie folgt durchgeführt: Das Kontrollmaterial und das zu untersuchende Pflanzenmaterial, die ggf. vergleichbar zerkleinert wurden, werden jeweils in wäßriges, ; ggf. gepuffertes Medium eingebrächt und gewässert. Nach ^! Schütteln von 5 bis 30 Minuten werden Kontroll- und zu untersuchendes Pflanzenmaterial vom Medium getrennt und in Aliquoten des Mediums die jeweilige Mangan(Er)konzentration quantitativ ESR-.spektroskopisch bestimmt» Diese Bestimmungen werden ggf. auch mit dem gewässerten Kontroll- und zu untersuchenden Pflanzenmaterial selbst durchgeführt. Der Mangan(II)austritt wird aus dem zu untersuchenden Pflanzenmaterial zu dem aus dem Kontrollmaterial ins Verhältnis gesetzt, und das so erhaltene Meßergebnis wird wahlweise auf -Oberfläche, Frischoder Trockengewicht des untersuchten Pflanzenmaterials bezogen. Dieses Verfahren läßt sich vorteilhaft anwenden zur Bestimmung der Irnmissionsrasistanz von Pflanzen. , .-, ' Werden Immissionsschäden an Pflanzen unter Standardbedingungen künstlich, herbeigeführt und anschließend quantitativ bestimmt, können gleichfalls Rückschlüsse auf die Resistenz der entsprechenden Pflanzen gezogen werden. Resistente Pflanzen weisen gegenüber sensitiven einen signifikant geringeren Mangan(II)austritt auf, jeweils oezogen auf entsprechendes Kontrollmaterial. Mit dem dargelegten Verfahren sind die Schädi-

gungen nach SQ₀-Aufnähme sowohl über die Stomata (bei SO₉-Exponierung) als auch unter Umgehung stomatärer Aufnahme (bei

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Inkubation in S₀O- , SO- oder HSO-, haltigen Lösungen) nachweisbar. Damit wird eine Differenzierung zwischen Toleranzund Avoidanzfaktoren möglich.

Die Vorteile das dargelegten Verfahrens liegen erstens in der Möglichkeit, die primären Wirkungen nach Schadstoffiramission zu erfassen, zweitens in der Differenzierung zwischen Avoidanzund Toleranzfaktoren bei der Resistenzbestimmung und drittens in der Möglichkeit, Merabranschädigungen zu erfassen, die durch komplexe Schadstoffvvirkung (z. B. SO₂ in Verbindung mit NO , Ozon, Frost) hervorgerufen werden. Ein weiterer Vorteil ist die Schnelligkeit und Unkomplizisrtheit der Mangan(II)bestimmung „mittels ESR-Spektroskopie. Dadurch ist z. B. die Untersuchung einer großen Anzahl von Proben aus verschiedenen Gebieten z. B. in einem methodisch-diagnostischen Zentrum ohne großen Zeitaufwand möglich.

Claims (3)

1. Ξ rfindungsanspruch

   1. Verfahren zur quantitativen Bestimmung von Immissionsschä-¹ den und Immissionsresistenz bei Pflanzen, insbesondere bei Koniferen, dadurch gekennzeichnet, daß Pflanzenteile in ein ggf. gepuffertes, wäßriges Medium eingebracht und 5 bis 30 Minuten gewässert werden und anschließend eine Bestim.mung des Mangan(II)gehaltes im Medium und/oder in den Pflanzenteilen sowie ein Vergleich des erhaltenen Wertes mit dem im analogen Verfahren erhaltenen Wert für Kon-. trollraaterial durchgeführt wird.
2. 2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet/ daß als Pflanzenteile Assimilationsorgane, Wurzelgewebe oder Samen eingesetzt werden,
3. 3.,Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mangan(II)konzentration quantitativ ESR-spektröskopisch bestimmt wird.