Flüssigszintillations-Mess-System
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Flüssigszintillationsmessungen stellen eine grundlegende Messtechnik zur Bestimmung von Radioaktivität dar und werden eingesetzt, um Radionuklide quantitativ zu bestimmen. Das hier beschaffte Gerät wird im Servicelabor der Universität Göttingen (LARI) zur hochempfindlichen, quantitativen Analyse von Radionukliden verwendet und steht Nutzern innerhalb und außerhalb der Universität Göttingen für wissenschaftliche Untersuchungen zur Verfügung. Wesentliche Einsatzbereiche für das Gerät lagen in den ersten drei Jahren im Bereich der Bodenkunde bei der Untersuchung von Kohlenstoffflüssen und im Bereich der Pflanzenwissenschaften bei der Analyse der Phosphorernährung, des Transports von Phosphor und boden-bürtigen Phosphorumsätzen. Dabei wurden im bodenkundlichen Bereich u.a. folgende Ergebnisse erzielt: Zusatz von Glukose zu Böden führt Priming Effekten, deren Mechanismen bislang wenig verstanden sind und die für den Kohlenstoffumsatz vermutlich eine große Bedeutung haben. Durch den Einsatz von 14C Glukose wurde gezeigt, dass die Größe und die Intaktheit von Bodenaggregaten für die Intensität von Priming-Effekten entscheidend ist, während die Zerstörung von Bodenaggregaten die Freisetzung von labilem Kohlenstoff beeinträchtigt. An Makroaggregaten war die Kohlenstoffnutzungseffizienz durch Mikroorganismen erhöht. Insgesamt zeigten die Untersuchungen, dass die Größe von Bodenaggregaten die Dekomposition von organischer Substanz entscheidend beeinflusst. Des Weiteren wurde durch den Einsatz von 14C-Alanin herausgefunden, wie sich das Sorptionsverhalten von Metaboliten auf die Verfügbarkeit organischer Verbindungen für mikrobielle Umsatzprozesse im Boden auswirkt. Durch den Einsatz von 14CO2 wurde gezeigt, dass die CO2 Konzentration der Luft in Böden von Wüsten einer der wichtigsten Faktoren für die Bildung pedogener Karbonate ist. Die Erforschung der Stabilisierung von Kohlenstoff in Böden ist auch weiterhin ein zentrales Thema. In diesem Bereich ist der Einsatz von radioaktivem Kohlenstoff nach wie vor sehr wichtig, häufig auch um mit Hilfe von Doppelmarkierung (13C, 14C) verschiedene Prozesse zu unterscheiden. Das Gerät wird auch für die Analyse natürlicher Radioaktivität eingesetzt. Zum Beispiel wird die Radiocarbon-Methode verwendet, um das Alter von Karbonaten in Muscheln von Mollusken zu datieren. Hier wurde mit Hilfe der Mischung von „altem“ und „jungem“ C gezeigt, dass diese Methode kritisch ist und besondere Probenvorbereitung erfordert, wenn die Muscheln aus Böden mit niedriger Kationenaustauschkapazität stammen. Anderfalls kommt es zu Fehldatierungen. Im Bereich der Pflanzenwissenschaften und Baumphysiologie war der Einsatz des Gerätes für Untersuchungen im Rahmen des DFG-Schwerpunktprogramms „Ecosystem Nutrition“ essentiell. Unter anderem wurden hier folgende Ergebnisse erzielt: Mit Hilfe von radioaktivem Phosphat wurden P-Aufnahmekinetiken mit intakten Pappeln, die unter unterschiedlich starkem Phosphatmangel litten, ermittelt. Die interne Allokation von P wurde quantifiziert, die Expression von P-Transportern bestimmt und Km-Werte für die P-Aufnahme der Pflanzen ermittelt. Es wurde gezeigt, die Km Werte von stark P-Mangel-gestressten Pappeln nicht genügend gesenkt wurden, um unter diesen Bedingungen noch Netto-P-Aufnahme zu ermöglichen. Auch erschien die Expression der Transporterproteine nicht weitergesteigert werden zu können. Dies lässt den Schluss zu, dass die Interaktion mit Mykorrhizapilzen unter geringer P Verfügbarkeit absolut essentiell ist, um eine ausreichende P-Aufnahme ermöglichen. Dieser Fragestellung wird weiter nachgegangen. Um die Frage der P-Aufnahme und internen Allokation auch unter Freiland-relevanten Bedingungen zu klären, wurden junge Buchen von unterschiedlich P-versorgten Standorten mit intakten Bodensäulen entnommen und zu unterschiedlichen Jahreszeit mit radioaktivem P markiert. Die P Aufnahme stieg an schlecht-P versorgten Standorten im Jahreszyklus früher an als an gut-P versorgten Standorten. Letztere zeigten nur im Spätsommer ein relativ enges Zeitfenster erhöhter P Aufnahme. Der überwiegend größte Teil von P wurde durch Sorption im Boden festgehalten und ein weiterer dominanter Anteil verblieb in der mikrobiellen Biomasse. Da das Schwerpunktprogramm verlängert wurde, wird das Gerät in den kommenden Jahren auch weiterhin intensiv zur Erforschung von „Ecosystem Nutrition“ und zur Weiterentwicklung von Konzepten zur Steuerung der Nährstoffallokation eingesetzt werden und somit zu einem besseren Verständnis ökosystemarer Prozesse beitragen. Daneben fand das Gerät Anwendung für kleinere Projekte aus dem Bereich Medizin und Agrarwissenschaften sowie für Kontaminationsmessungen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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2015. Aggregate size and their disruption affect 14C-labelled glucose mineralization and priming effect. Applied Soil Ecology 90: 1-10
Tian et al.
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2016, Recrystallization of shell carbonate in soil: 14C labelling, modling and relevance for dating and paleo-reconstructions. Geoderma 282: 87-95
Zamanian et al.
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2016. Aggregate size and glucose level affect priming sources: a three-source partitioning study. Soil Biology and Biochemisty 97: 199-210
Tian et al.
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2016. CaCO3 recrystallization in saline and alkaline soils. Geoderma 282
Zhao et al.
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2016. Cation exchange retards shell carbonate recrystallization: consequences for dating and paleoenvironmental reconstructions. Catena 142: 134-138
Zaminan et al.
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Phosphate uptake kinetics and tissue-specific transporter expression profiles in poplar (Populus × canescens) at different phosphorus availabilities. BMC Plant Biology, 16:206
Kavka and Polle
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2017. Sorption of alanin changes microbial metabolism in additiion to availability. Geoderma
Apostel et al.
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2017. “Nonmetabolizable” glucose analogue shines new light on priming mechanisms: triggering of microbial metabolism. Soil Biology and Biochemisty 107: 68-76
Mason-Jones-Kuzyakov
