Einfluss des DNA-Gehaltes in verschiedenen Pflanzenteilen auf die Bestimmung des GVO-Eintrages am Beispiel Mais
Final Report Abstract
Im Projekt wurden bei Mais Trockenmasse, DNA-Gehalt und die Verteilung auf Ploidiestufen im Endosperm, Embryo und Perikarp untersucht, und zwar unter Hitzestress an der frühen Sorte Spezi in Klimakammern bzw. im Gewächshaus und im Feld an 6 Sorten von früh (K190) bis sehr spät (K280). Für den Hitzestressversuch wurden Pflanzen im Gewächshaus angezogen und zum Zeitpunkt der höchsten Pollenschüttung (Starttag) bestäubt und 13 Tage später in Klimakammern umgesetzt. Anders als in der Literatur wurde der Hitzestress erst nach Abschluss der Befruchtung gegeben. Damit sollte den natürlichen Gegebenheiten auf dem Feld Rechnung getragen werden, wenn nach der Blüte eine Hitzewelle einsetzt. Neben der Kontrolle bei 25 °C Tag / 20 °C Nacht gab es Hitzestress mit 40 °C Tag / 25 °C Nacht für 7 Tage und bis zum Versuchsende. Eine weitere Kontrolle verblieb im Gewächshaus. Messungen erfolgen nach 14, 21, 26, 35, 41, 47 und 54 Tagen. Die Bestimmung der Trockenmasse und des DNA-Gehaltes sind destruktive Methoden. Sie erfolgten an mindestens 2 Körner aus dem mittleren Kolbenbereich. Der Gehalt an extrahierbarer DNA wurde spektrophotometrisch an Hand der optischen Dichte der gereinigten Gesamt-DNA ermittelt. Femer wurde die DNA-Menge intakter Zellen an Hand der mittels Durchflusszytometrie bestimmten Anzahl haploider Genome geschätzt und die Ploidiestufenverteilung ermittelt. Die Ergebnisse lassen sich wie folgt zusammenfassen. Bei allen Varianten nahm die Trockenmasse des Endosperms rasch zu und machte den größten Anteil an der Kornmasse aus. Die Trockenmasseentwicklung blieb unter Hitzestress deutlich hinter den Kontrollen zurück. Auch für den extrahierbaren DNA-Gehalt wies das Endosperm die höchsten Werte auf. Der Einfluss der Hitzebehandlung war aber weniger klar. Da bei der Durchflusszytometrie nur die DNA intakter Zellen erfasst wird, sollte dieser Anteil geringer ist als bei der spektrophotometrischen Bestimmung sein. Unter der Annahme von 5pg per haploidem Genom für das Endosperm zeigte sich dies in der Gewächshausvariante nach 40 Tagen auch deutlich. Bei allen Varianten erreicht für das Endosperm die Zahl haploider Genome nach 21 Tagen (bzw. 26 Tage für die Gewächshausvariante) ihr Maximum. Nicht nur im Endosperm, sondem auch im Embryo und im Pericarp wurde Polyploidisierung beobachtet Der Anteil polyploider Zellen im Endosperm nahm zunächst zu, später aber wieder ab. Im Vergleich zu den Kontrollen wurden zur Reife unter Hitzestress weniger Zellen mit der Ploidiestufe 120 gefunden, noch höhere Ploidiestufen fehlten in allen Varianten. Im Sortenversuch im Feld lagen zwischen den frühen Sorten Lapriora und Spezi und den späten Sorten PR38V12 und Seiddi 14 Tage Unterschied im Blühbeginn. Die Ausbildung des Korns, untersucht an der Sorte Spezi, war an den Enden des Kolbens nicht so gut wie im mittleren Bereich. Der Anteil Trockenmasse des Kom an der Gesamtpflanze lag bei den späten Sorten Seiddi und PR38V12 auch nach 63 Tagen noch unter 50 %, während bei den frühen Sorten Lapriora und DKC2864 der Anteil schon 49 Tage nach Blühbeginn über 50 % lag. Bezüglich des DNA-Gehaltes, gemessen mit der Durchflusszytometrie, lagen die Sorten relativ dicht beieinander, lediglich Lapriora als einzige ausschließlich für die Körnernutzung bestimmte Sorte zeigte für den Embryo einen abweichenden Veriauf mit wesentlich höherem DNA-Gehalt zum Ende der Entwicklung. Bemerkenswert war das hohe Maß an Übereinstimmung zwischen den Sorten hinsichtlich der Verteilung auf die Ploidiestufen.
