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HUMBOLDT-UNIVERSITÄT ZU BERLIN
LANDWIRTSCHAFTLICH-GÄRTNERISCHE FAKULTÄT
Diplomarbeit im Studiengang Gartenbau
Thema : Vergleichende Untersuchungen an der Pfropfchimäre
Populus x canadensis ’ Marilandica ’ ♀ über Populus maximowiczii x Populus
trichocarpa ’ Androscoggin ’ ♂ und den Ausgangseltern
vorgelegt von: Mario, Jens Hansen
Matr.-Nr.: 108997
Betreuer: Prof. Dr. F. Pohlheim
Institut für Gartenbauwissenschaften
Fachgebiet Pflanzenzüchtung
Berlin, den 27.09.1999,0
1

Inhaltsverzeichnis
INHALTSVERZEICHNIS........................................................................................................................ 2
BIBLIOGRAPHISCHE BESCHREIBUNG DER ARBEIT UND REFERAT.................................... 4
THEMA: ..................................................................................................................................................... 4
REFERAT : ................................................................................................................................................ 4
VORWORT :.............................................................................................................................................. 5
DANKSAGUNG :....................................................................................................................................... 6
ABKÜRZUNGSVERZEICHNIS.............................................................................................................. 6
BEDEUTUNG DER PAPPEL................................................................................................................... 7
PHYTOMEDIZINISCHE PROBLEME BEIM ANBAU VON PAPPELN : ....................................... 8
HYPOTHESEN :...................................................................................................................................... 10
BEWEISFÜHRUNG IM ÜBERBLICK : ......................................................................................................... 10
Hypothese A Konsequenzen in der Morphogenese........................................................................... 10
Hypothese B Neukombination der Begleitelemente.......................................................................... 10
1. EINLEITUNG : ..................................................................................................................................... 11
1.1 Rückblick zur experimentellen Synthese von Chimären............................................................. 11
1.2 Chimären und ihre Verwendung................................................................................................ 12
1.3 Zum Aufbau von Periklinalchimären......................................................................................... 12
1.4. Partnerinduktion....................................................................................................................... 14
1.5 Zur Erzeugung von Pfropfheterohistonten bei Populus............................................................ 14
2. MATERIAL UND METHODEN............................................................................................................... 15
2.1. Die Untersuchungsobjekte......................................................................................................... 15
2.2. Methoden ................................................................................................................................... 16
3. UNTERSUCHUNGEN ZUR HYPOTHESE A ............................................................................................. 24
3.1. Histologie des Sproßscheitels .................................................................................................... 24
3.2. Untersuchungen zur Konstitution der Tunikaschichten............................................................. 26
3.3. Phytohormone im Sproßscheitel ................................................................................................ 32
3.4. Blattmorphogenese :.................................................................................................................. 37
4. UNTERSUCHUNGEN ZUR HYPOTHESE B.............................................................................................. 41
4.1. Blattsekrete :.............................................................................................................................. 41
4.2. Funktion und Vergleich der Sekretauflagerung......................................................................... 47
4.3. Analyse und Vergleich der Blattsekrete.....................................................................................50
DC–PLATTENVERGLEICH................................................................................................................. 51
5. ERGEBNISSE UND AUSWERTUNG........................................................................................................ 52
5.1. Zur Hypothese A ........................................................................................................................ 52
5.2. Zur Hypothese B ........................................................................................................................ 57
6. ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION.............................................................................................. 60
LITERATURVERZEICHNIS ................................................................................................................ 66
EHRENWÖRTLICHE ERKLÄRUNG ................................................................................................. 69

Die Einsicht eines Menschen verleiht ihre Flügel keinem anderen. Eure
Herzen kennen im stillen die Geheimnisse der Tage und Nächte. Niemand
kann euch etwas eröffnen, das nicht schon im Dämmern eures Wissens
schlummert. Aber eure Ohren dürsten nach den Klängen des Wissens in
euren Herzen und ihr wollt in Worten wissen, was ihr in Gedanken schon
immer gewußt habt. Doch wiegt den unbekannten Schatz nicht mit
Waagschalen. Und erforscht die Tiefen eures Wissens nicht mit Meßstock
und Senkschnur. Denn es ist ein Meer, grenzenlos und unermeßlich. Sagt
nicht: , sondern besser.
Khalil Gibran
3

Bibliographische Beschreibung der Arbeit und Referat
Thema:
Vergleichende Untersuchungen an der Pfropfchimäre
Populus x canadensis ’Marilandica’ ♀ über Populus maximowiczii x Populus
trichocarpa ’Androscoggin’ ♂ und den Ausgangseltern
Eingereicht am: 27.09.1999
durch: Mario-Jens Hansen Matr. Nr. 108997
Seiten 71
Abbildungen 35
Diagramme 1Tabellen 3
Referat :
Anhand von Untersuchungen bezüglich der Blattmorphologie, Anatomie und Histologie
wird an Wurzel, Sproß und Laubblatt geprüft, ob die L1 Komponente des
Pfropfheterohistonten Populus x canadensis ’Marilandica’ über Populus
maximowiczii x Populus trichocarpa ’Androscoggin’ der Ausgangsvariante Populus
x canadensis ’Marilandica’ entspricht und welche Wirkungen durch eine
Gewebetransplantation auf dendrologische Merkmale zu beobachten sind. Durch eine
chemische Analyse der Blattsekrete soll festgestellt werden, zu welchen
weiterreichenden Konsequenzen diese Gewebekombination in Bezug auf
physiologische Vorgänge zwischen den Geweben innerhalb der Pflanze geführt hat und
welche äußeren Faktoren dadurch maßgeblich mitbestimmt werden. Ziel soll es sein,
eine ganzheitliche Betrachtung einer gewebemanipulierten Pflanze zu erreichen.
4

Vorwort :
Im Laufe der Ausbreitung der menschlichen Gesellschaft, ein Prozeß, dessen
Höhepunkt noch längst nicht erreicht ist und an dem unter anderen auch Gärtner einen
erheblichen Beitrag leisten und geleistet haben, ergab und ergibt sich immer wieder die
Notwendigkeit zur Verbesserung der Quantität und Qualität des Pflanzenmaterials, des
Saatgutes sowie des Erntegutes. Die wachsende Weltbevölkerung, aber auch das
egoistisch-materialistische Denken der Menschheit und die daraus resultierende,
ungleichmäßige Güterverteilung veranlaßten einen Raubbau an den natürlichen
Ressourcen. Erst vereinzelt verursachte Katastrophen und die damit verbundene
Nahrungsmittelknappheit haben uns dazu gezwungen, unter Berücksichtigung
ökologischer Aspekte Wege zu finden, Rohstoffe und Nahrungsmittel in hohem Maße
bereitzustellen, ohne das komplizierte Netzwerk Natur mit seinen interaktiv
verbundenen Individuen aller Art rücksichtslos zu ignorieren. Menschen mit guter
Beobachtungsgabe und Einfallsreichtum haben der Natur ihre Methoden zur
Aufrechterhaltung und Neukombination des genetischen Ausgangsmaterials abgeschaut
und in Bezug auf menschliche Bedürfnisse genutzt. Ein wesentlicher Bestandteil der
diesbezüglich gärtnerischen Bearbeitung des Pflanzenmaterials ist die Züchtung. In der
Pflanzenzüchtung wird zwischen generativer und vegetativer Vermehrung
unterschieden. Einen relativ engen Handlungsspielraum läßt hierbei die vegetative
Vervielfältigung in Bezug auf züchterische Manipulation. Interessant ist eine Methode
zur Neukombination von Merkmalen auf vegetativer Grundlage unter Ausschluß der
Meiose. Neben Möglichkeiten der Veränderung des Genmaterials durch Einflußfaktoren
wie Mutagene (Strahlung, Chemikalien, Viren, ... ) gibt es die Möglichkeit einer
Kombination der Tunikaschichten im Vegetationskegel aus völlig andersartigem,
genetischen Material, durch gemeinsames Wachstum meristematischer Gewebe
verschiedener durch Pfropfung miteinander verbundener Komponenten zu erzeugen.
Kombinationen verschiedener Merkmale genetischen Ursprungs in einem Lebewesen
werden Chimäre genannt. Diese Arbeit soll ein Beitrag sein, durch wissenschaftlich
geführte Nachweismethoden, Beobachtungen, Vergleiche und deren Interpretation ein
Verständnis über das Zusammenwirken von Geweben innerhalb einer Pflanze zu
erhalten und gleichzeitig weiterreichende Konsequenzen einer Gewebemanipulation zu
verdeutlichen.
5

Danksagung :
Die intensive Beschäftigung mit Chimären eröffnete in meiner Ansicht über
züchterische Möglichkeiten neue Horizonte und macht mich gespannt auf die weitere
Entwicklung der Chimärenforschung. Danken möchte ich besonders Herrn Prof. Dr.
Pohlheim für das interessante Thema und die wissenschaftliche Betreuung, außerdem
Frau Binting für die Unterstützung an den technischen Geräten und Frau Seyfert für die
Beratung und den Einsatz bei der histologischen Bearbeitung. Kritiken, Ideen und
Anregungen gewonnen aus Gesprächen und Diskussionen trugen zu einer skeptischen
Überarbeitung meiner Arbeit bei, wofür ich dem gesamten Team der Pflanzenzüchtung
und besonders Herrn P. Grieger meinen Dank aussprechen möchte. Den Zugewinn
meiner Arbeit durch eine korrekte Orthographie verdanke ich Frau R. Hoppe. Für
Investitionen, finanzielle Unterstützung und Geduld danke ich der Apothekerfamilie
Irene und Klaus Ziegenhagen und dabei vordergründig für Verständnis,
Rücksichtnahme und Langmut meiner Frau Kerstin.
Abkürzungsverzeichnis
Abkürzung Erläuterung
P. ‘Androscoggin’ Populus maximowiczii x Populus trichocarpa ’Androscoggin ’
P. ‘Marilandica’ Populus x canadensis ’Marilandica ’
L Layer
L1/L2 Bezeichnung der Tunikaschichten von außen nach
innen
P. Populus
6

Bedeutung der Pappel
In der Kochkunst, bei den Färbern, in der Volksheilkunde sowie bei den Kosmetikern
und schließlich in der Holzverarbeitung war die Pappel lange bekannt. Nur wenige
kennen ihre Besonderheiten noch. Die heilige Hildegard von Bingen überliefert uns
einige Rezepte für Pappelsalben und behauptet, wenn der Saft des gepreßten
Pappelholzes und der Rinde anderen Salben beigefügt werde, so würden diese Salben
um so mehr wirken. Plinius der Ältere besteht darauf, daß die Pappel dem Herkules
geweiht ist. Die nordamerikanischen Indianer gebrauchten das Innere der Rinde
ausgepreßt oder fein geschnitten und gedünstet als Lebensmittel. So werden auch heute
noch die jungen, zarten Knospen in verschiedene Wildsalate gemischt. Auch als
Suppeneinlage tragen sie zur schmackhaften Abwechslung bei. Aus der Rinde läßt sich
ein Farbstoff gewinnen, der zum Färben von Stoffen geeignet ist. Außerdem können
Pappelextrakte bei allen mit Schmerzen verbundenen Leiden Hilfe und Linderung
bringen. Hauptsächlich wird die Pappel bei allen Erkrankungen des Urogenitalsystems
(Nieren, Blase, Harnröhre und Gebärmutter) eingesetzt. Salben aus den Knospen
zubereitet, leisten große Dienste bei Entzündungen und Verbrennungen. In der
Kosmetik schätzt man die Pappelextrakte in Cremes oder Lotionen wegen ihrer
entspannenden, leicht desinfizierenden Wirkung. Der Gesamtglykosidkomplex
Salipopulin wird zur Behandlung von chronischen Gelenkentzündungen empfohlen. Er
bewirkt eine vermehrte Harnsäureausscheidung und somit eine Senkung des
Harnsäurespiegels im Blut. Die Hauptwirkstoffe der Pappel sind die Phenolglykoside
Salicin, Populin, Salicortin und Tremulacin, ätherisches Öl, Flavonglykoside und
Gerbstoffe. Nicht zu unterschätzen ist die Eignung der Pappel in der
Landschaftsgestaltung als Allee - und Parkbaum, als schnell wachsendes Gehölz in
Landschaftshecken und Biotopverbundnetzen, aber auch für Wind- und
Sichtschutzhecken an Sport - und Freizeitplätzen. Holzverarbeitende Industriezweige
widmen der Pappel ein besonderes Interesse. Auf Grund der multiplen
Einsatzmöglichkeiten des Holzes wird sie forstwirtschaftlich angebaut. Das Holz dient
oft als Ersatz für Linden- und Fichtenholz und eignet sich zur Herstellung von
Zeichentischen und Reißbrettern. Bei der Papier- und Zelluloseindustrie gewinnt die
Pappel an zunehmender Bedeutung. Gärtner, Förster und Phytopathologen wissen um
die Beliebtheit der Pappel bei Phytoparasiten und Phytophagen, weshalb eine
züchterische Bearbeitung dieses kostbaren Pflanzenmaterials unbedingt notwendig ist.
7

Phytomedizinische Probleme beim Anbau von Pappeln :
Ein bedeutender Aspekt zur züchterischen Bearbeitung von Gehölzen ist das
schwerwiegende Problem des Anbaus von prädestinierten Pflanzenarten unter dem
enormen Befallsdruck von Pilzen, Bakterien, Viren und anderen Phytoparasiten. Die
Erhaltung von Resistenz unter monokulturellen Anbaubedingungen bedeutet eine große
Herausforderung für die Pflanzenzüchtung. Um das breite Spektrum und die Flexibilität
der die Pappel attackierenden Parasiten zu verdeutlichen, sollen stichpunktartig einige
Krankheitserreger mit ihrem Schadbild und ihrer Verbreitung genannt werden. Eine
solche Fülle von Krankheitserregern rechtfertigt ein besonderes Interesse der
Resistenzzüchtung von Pappeln.
Pappelmosaikvirus :
-Virose
-Blattflecken, oft asymetrisch
-Schädigung bis zum vorzeitigen Blattfall
-Bewurzelungsleistung stark vermindert (hohe Ausfallrate bei Steckholz)
-Verbreitung besonders durch Steckholzvermehrung
-Triebleistung reduziert
-Übertragung mechanisch: Schnitt, Veredlung
Pappelrost: !!!!!
-Assimilationsleistung eingeschränkt, frühzeitiger Blattfall, unzureichende
Triebausreife ( Frostgefährdung )
-verschiedene Rostarten :
( Melamospora larici-populina und M. larici-tremula Wirtswechsel zu Larix, )
-M. pinitorqua ( auch großer Schaden auf Nebenwirt: Nadelgehölze, vor allem Kiefer )
-Überwintern in Teleudosporen am Blatt
-Basidien im Frühjahr auf Hauptwirt
-Äzidien mit Äzidiosporen auf dem Nebenwirt
-Sommers Uredosporenlager auf Blattunterseite
-im Herbst Teleutosporenlager auf Oberseite
-bedeutsame Schädigungen ab Juni ( ganze Hauptvegetationszeit betroffen )
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Großer \ Kleiner Pappelbock:
-gefürchtetster Schädling
-hohes Reproduktionsvermögen
-besonders an P. tremula (auch andere Pappeln und Weiden)
-Käfer : Fraßschaden an Blättern ( Mai–Juli ), Blattstielen, Rinde des Neutriebes
-Eiablage (Ende Mai-Juli) in den Splint des Neutriebes ( bleistiftstarke
Triebe ): gallartige Wucherungen der Pflanze an den Eiablagestellen
( Eier und Junglarven chemisch nicht erreichbar )
-wenn Pflanze sehr wüchsig ist, kann sie die Eiablagestelle schnell
überwuchern und tötet Junglarve ab ( Bekämpfungsstrategie! hohe
Wüchsigkeit von Mai bis Juli, starker Rückschnitt )
-gravierender Schaden durch Larven (im Inneren der Triebe, erst Rinde, dann Mark),
Absterben der Neutriebe oder wenigstens starke Schädigung, dadurch
Stammverkrümmungen, verbuschte Krone
-Überwinterung als Larve im Markkanal
-abschließender Fraß ( März, April ), Verpuppung, Schlupf Ende Mai
-Sekundärinfektion durch Pilze in den Fraßgängen ( Bakterienkrebs , Nektria-Pilz )
Pappelknospenwickler / Pappeltriebwickler :
-Arten , die Knospen oder Triebe schädigen ( treiben im Frühjahr nicht aus )
Rindenbrand ( Rindentod der Pappel ) :
-Schwächeparasit , Ascomycet
-gefördert durch Feuchtigkeit (Ausbreitung), Trockenstreß
(Anfälligkeit der Pflanze, zum Beispiel während der Vermarktungsphase)
-Pyknidien im Frühjahr / Frühsommer ( Hauptfruchtform selten ausgebildet )
-Infektion über Rindenverletzungen ( Insekten ), evtl. auch über Blattnarben im
Herbst und Lenticellen
-leicht eingesunkene, dunkel verfärbte Flecken auf der Rinde
-von den absterbenden Flecken ausgehend Aufreißen der Rinde bis auf Holzteil
-besonders anfällig nur : P. nigra und Hybriden, P. canadensis
Andere Krankheiten sind regional oder nach Witterung bedeutsam .
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Hypothesen :
A Durch Transplantation genetisch veränderte Konstitution des Sproßscheitels,
bewirkt physiologisch – mechanisch bedingte Konsequenzen
B Die fremdartige Epidermis ergibt Neukombination der Begleitelemente im
Blattsekret
Beweisführung im Überblick :
Hypothese A Konsequenzen in der Morphogenese
Histologische Untersuchungen
des Apex der Apikal - und Seitenknospen um einen
schichtweisen Aufbau und damit die Möglichkeit zur Erzeugung von
Periklinalchimären bei Populus nachzuweisen
Anatomische und morphologische Vergleiche
- Vergleich der Epidermisabzüge auf Stomatadichte
- Vergleich der Mesophyllschichten auf Schichtstärken
- Vergleich der Blattränder auf Formgebung
Hormone und Vergleiche der Morphogenese
- Knospentreiben
- Blattentfaltung
- Kronengestaltung
Hypothese B Neukombination der Begleitelemente
histologische Untersuchungen der Wachsauscheidungsorgane
- Sekretion durch Hydathoden
- Knospenschuppe mit Hydathoden
- Blattrandzacke mit Hydathoden
- Leitgefäße als L2 – Komponente
- Epidermis als L1 – Komponente
Wachsauflagerung
- Vergleich der Sekretauflagerungsmechanismen
- Vergleich der Blattoberfläche mit Sekretauflagerungen
Untersuchung der Blattsekrete
- Dünnschichtchromatographie
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1. Einleitung :
1.1 Rückblick zur experimentellen Synthese von Chimären
Kombinationen genetisch verschiedener Gewebe in einem Individuum nennt man
Chimäre. Diese können nach Herkunft, Verhalten und ihrer Struktur unterschieden
werden. Untersuchungen und Versuche, durch Dekaptieren der Verwachsungsstelle an
Pfropfungen Chimären zu erzeugen, demonstrierte bereits WINKLER (um 1907) an
Solanaceaen. Seit dem Bekanntwerden der Pfropfchimären von WINKLER und seiner
Kenntnis über die Erzeugung solcher, aber auch durch technische Verbesserungen (in
vitro), hat es nicht an Versuchen gefehlt, Heterohistontenbildung auch auf anderem
Wege zu erzeugen. In der experimentellen Synthese von Chimären in vitro haben
CARLSON und CHALEFF (1974) Sproßstücke von zwei Nicotianavarianten
aufeinandergelegt, an deren Verbindungsstelle sich Kallus gebildet hat. An diesen
regenerierten neben homohistischen Austrieben beider Komponenten auch chimärische
Adventivsprosse. Chimärische Regenerate, die von BINDING (1987,88) als " cell craft
chimeras " bezeichnet wurden, gelangen durch die " Zellpfropfung ". Dies ist eine
Herstellung von Heterohistonten durch eine Bildung von Zellaggregaten aus genetisch
verschiedenen Protoplasten. Da Protoplasten pflanzliche Einzelzellen sind, Chimären
aber aus genetisch verschiedenen Geweben bestehen, können "cell craft chimeras" als
Produkte mehrzelligen Ursprungs interpretiert werden. Die Beherrschung der
dargestellten Verfahren zur Herstellung von Heterohistonten ergab neue Möglichkeiten
der Erweiterung somatischer Variabilität von geeigneten Pflanzenarten. Durch das
Einbringen neuer Merkmalskombinationen in den Sproßscheitel folgten Möglichkeiten
der Verbindung positiver Eigenschaften in einer Pflanze, die durch Kreuzung nicht
miteinander zu verknüpfen wären. Beispielsweise Resistenz - / Qualitätsmerkmale oder
die Beseitigung bestimmter Sterilitäten, ohne die Leistungsfähigkeit wesentlich zu
beeinflussen, sind positive Eigenschaften der Chimärenbildung.
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1.2 Chimären und ihre Verwendung
Pflanzen mit einer chimärisch bedingten Fruchtbildung, Laub –, Blütenblattmusterung
oder Habitusneugestaltung hatten für den Menschen schon immer ihren besonderen
Reiz. Aber auch für die Züchtung und Züchtungsforschung ergaben und ergeben sich
immer wieder neue Möglichkeiten zur Anwendung von Chimären .
Anwendung :
• bei Untersuchungen über den Sproßscheitelaufbau , die Histogenese und
die Beteiligung am Gewebeaufbau von Derivaten der
Sproßscheitelschichten (WINKLER, 1913) ,
• bei Untersuchungen von Kreuzungen mit nicht Mendelschen
Aufspaltungen (BAUR, 1908 / 09) und bei der Auffindung der
Plastidenvererbung (CHITTENDEN, 1926, 1929) und
• bei Regenerationsversuchen in vivo und in vitro (Ein Zelle ein Scheitel -
Theorie (NAYLOR & JOHNSON , 1937 ; vgl. PLASCHIL , 1997) ) .
1.3 Zum Aufbau von Periklinalchimären
Grundsätzlich differenziert man Sektorial-, Meriklinal- und Periklinalchimären. Bei
Vorliegen einer Sektorialchimäre unterscheidet sich ein Sektor einer Sproßachse
hinsichtlich der genetischen Konstruktion vom übrigen Teil dieser Sproßachse. In einer
Periklinalchimäre liegen genetisch verschiedenartige Gewebe in aufeinanderfolgenden
Scheitelschichten schalenförmig übereinander. Von einer Meriklinalchimäre wird
gesprochen, wenn eine Periklinalchimäre vorliegt, die nur sektorial ausgebildet ist.
Durch den schichtweisen Aufbau des Vegetationskegels besteht eine große
morphologische und ontogenetische Konstanz der Periklinalchimäre gegenüber der
Sektorialchimäre. Voraussetzung zur Erzeugung und Aufrechterhaltung von
Periklinalchimären sind mindestens zwei voneinander unabhängige
Plattenmeristemschichten (Tunikaschichten L1, L2), die den Aufbau des
Vegetationspunktes sowie die Entwicklung und Differenzierung des Sprosses, aber auch
der Seitenorgane bestimmen. Je nach Lage der genetisch verschiedenen Schichten
unterscheidet man zwischen Ekto - und Mesochimären. Unterscheiden sich drei
Schichten voneinander, so spricht man von Trichimären (BERGANN & BERGANN,
1959, 1961a, POHLHEIM, 1982). Ein Sproßscheitel einer Pflanze, der aus mindestens
zwei selbständigen Tunikaschichten (L1, L2) besteht und deren Zellteilungen nur in
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einer bestimmten Richtung (antiklin) verlaufen, eignet sich also zur Erzeugung von
Periklinalchimären. Die korpusbildende Schicht teilt sich sowohl anti - als auch
periklin. Voraussetzung ist allerdings die Stabilität von mindestens der L1, um eine
Kombination zu erzeugen und aufrecht zu erhalten. Die epidermisbildende L1 teilt sich
dabei nicht periklin. Eine perikline Teilung würde eine Verdrängung der L2 Merkmale
in tiefere Schichten bedeuten, was die Instabilität einer Periklinalchimäre zur Folge
hätte. Sie kann sich jedoch auch durch spontane oder induzierte Umlagerungsprozesse,
wie Schichtendurchbruch (layerperforation), Schichtenaustausch (layertranslocation)
und Schichtenverdopplung (layerreduplication) verändern (BERGANN & BERGANN,
1959, 1962; POHLHEIM, 1982, 1985, 1986). Periklinalchimären lassen sich also auch
je nach Lage und Anzahl der veränderten Schichten in Monekto -, Diekto - und
Mesochimären noch weiter unterteilen (WINKLER, 1935). Treten mehr als drei
Sproßscheitelschichten auf, wie z.B. vier Schichten bei Schefflera arboricola HAYATA
(POHLHEIM, 1982 ; POHLHEIM & RASHID, 1994), sind theoretisch auch
Tetrachimären möglich, die aber in der Praxis noch nicht gefunden worden sind. Durch
Entmischungen der einzelnen Schichten von Periklinalchimären konnten Aussagen über
ihren Ursprung und ihren Einfluss auf den Habitus der untersuchten Klone getroffen
werden. Wurzelaustriebe entstehen immer aus der innersten Schicht (BATESON, 1916,
1926). Die L3 bildet größtenteils das Leitgefäßsystem einer Pflanze. Sie beeinflußt
direkt die Wuchsform, sodaß bei vegetativ beständigen Änderungen der Wuchsform
(Zwerg -, Hoch - oder Drehwüchsigkeit) innerhalb eines Klones auf Erbänderung in der
L3 - Komponente geschlossen werden kann (BERGANN & BERGANN, 1959).
Derivate der L2 - Schicht bilden zum Großteil das Mesophyll in den Laub - und
Blütenblättern. Ist die L2 - Komponente stark in ihrem Wachstum gehemmt, so
übernimmt häufig die L1- Komponente die Mesophyllbildung in den Blattrandbereichen
(POHLHEIM, 1983). Bei Selbstungs - und Kreuzungsversuchen wurde festgestellt, daß
Chimären sich nicht nach der Mendelschen Vererbungstheorie aufspalten (BATESON,
1926, CHITTENDEN, 1926, 1929), sondern Sämlinge meistens die L2 - Komponente
enthalten. Veränderungen im Schichtenaufbau können Veränderungen in
Chlorophyllproduktion, Blütenfarbe, Füllung der Blüten, Größe ( BATESON, 1916 ),
Wachstum und Wuchsform
(BERGANN & BERGANN, 1959) bewirken.
13

1.4. Partnerinduktion
Die Partnerinduktion (BERGANN, 1961), gekennzeichnet durch interzelluläre
Genwirkung tritt nur auf, wenn zwei genetisch verschiedene Zellen oder Zellverbände
(Gewebe) sich in direktem Kontakt zueinander befinden. Die dabei modifizierten Zellen
sind geprägt durch konzentrationsbedingte Wanderungsvorgänge. Sie unterscheiden
sich durch das äußere Erscheinungsbild in Bezug auf Musterung oder Körperform. Oft
sind induktive Wirkungen eines genetisch andersartigen Partners auf die Physiologie
und den Stoffwechsel der benachbarten Zellen die Ursache für dieses Phänomen.
Charakteristisch für diese partnerinduktive Beeinflussung bei Pflanzen ist die begrenzte
Wirkung auf unmittelbar benachbarte Zellen, wobei sie nicht auf eine Zellschicht
beschränkt ist und auch innerhalb einer Schicht wirken kann, wenn diese ebenfalls aus
zwei genetisch verschiedenen Geweben besteht. Die Wirkrichtung ist in vertikaler und
horizontaler Richtung und somit dreidimensional. Partnerinduktion ist nicht an eine
periklinalchimärische Konstitution gebunden. Eklatant war eine partnerinduktive
Wirkung der L2 auf eine anthocyandefekte L1-Schicht, die bei Euphorbia pulcherrima
WILLD. ‘Eckes Rosa’ durch BERGANN, 1961 festgestellt werden konnte. Der
partnerinduktive Effekt ließ sich unter anderem auch bei genetisch bedingten
Sprenkelungen an Blüten feststellen, wie z.B. bei Viola sororia WILLD., wo bei einer
genetisch veränderten, blauen Epidermiszelle eine schwache Farbwirkung durch
Anthocyansynthese in den normalerweise anthocyandefekten Nachbarzellen induziert
wird (PLASCHIL, 1997).
1.5 Zur Erzeugung von Pfropfheterohistonten bei Populus
In der Literatur liegen Befunde, von KALBE (1962) - zwei stabile Schichten und
PANKOW (1962) - drei stabile Schichten, über den Scheitelaufbau bei Populus vor.
Wichtig bei der Erzeugung von Pfropfheterohistonten ist, daß sich an der
Verwachsungsstelle beider Pfropfpartner ein Mischkallus bildet, aus dem
Adventivsprosse regenerieren, die in verschiedenen Zellschichten des Sproßscheitels
Gewebe von Unterlage und Pfropfreis besitzen. Aus einem so erzeugten Mischkallus
regenerieren neben Homohistonten der einen als auch der anderen Komponente auch
einige Heterohistonten. Zur Aufrechterhaltung von Pfropfheterohistonten ist ein gutes
Regenerationsvermögen über Seitensproßbildung aus den Achselknospen und eine gute
Bewurzelung von Grünstecklingen oder Steckholz nötig.
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2. Material und Methoden
2.1. Die Untersuchungsobjekte
Sortenbeschreibung:
Der Name Populus ist schon bei den Römern für diese Gattung in Gebrauch gewesen.
Mit etwa 40 Arten in Europa, Asien und Nordafrika ist der Anbau der Pappel, eine der
schnellwüchsigsten und zellulosereichsten Holzarten, bedeutend geworden. Bei uns
jedoch sind nur die verhältnismäßig langsamwüchsigen Schwarz - (P. nigra) und
Silberpappeln (P. alba) heimisch. Die jetzt in Europa vorhandene Formenvielzahl
entstand aus den eingeführten amerikanischen Arten, ihren Kreuzungen mit unserer P.
nigra, der Balsamgruppe und den bei all diesen immer wieder neu auftretenden
Kreuzungsmöglichkeiten miteinander. Eine geographische Übersicht über die
Herkunftsgebiete der einzelnen Arten zeigt, daß das Verbreitungsgebiet der Gattung
Populus verschiedenartige Klimabereiche umfaßt. Aus diesen Gründen scheint eine
Eignung einzelner Arten für bestimmte Gebiete und vielleicht auch für bestimmte
Standorte gegeben zu sein.
Für trockene Standorte brauchbar ist P.‘Androscoggin‘. Der Artbastard ‘Androscoggin‘
ist eine Hybride aus P. maximowiczii x P. trichocarpa und bildet rein männliche Blüten.
P.maximowiczii Herkunft : Japan, Korea, Mandschurei
P.trichocarpa Herkunft : Alaska, Südkalifornien
Sie ist sehr schnellwüchsig, hat hohe Holzerträge, ist eine Sorte mit großer Standort -
amplitude, ist in der Jugend von sperrigem, später geradem Wuchs und astarm. Die
Blätter sind eiförmig, auf der Blattunterseite hellgrün bis weiß, und der Blattrand ist fein
gekerbt. Das Laub erscheint sehr zeitig im Frühjahr, wobei die Farbe der Knospen und
jungen Triebe rötlich, braun ist. Sie wird zur Zeit sehr viel angebaut.
Für nasse Lagen bei hohem Nährstoffgehalt ist P. canadensis, ‘Marlandica‘
(Maipappel) geeignet. Diese ist ein hoher Baum mit meist kurzem, dickem Stamm und
darüber einer breiten, vielastigen Krone. Die Hauptäste sind oft stark gekrümmt,
stumpfwinklig abgehend und die unteren oft abwärts gerichtet. Der Austrieb erfolgt
mittelfrüh und ist hellgrün bis rötlich. Die Blätter sind hellgrün, rhombisch mit langer
Spitze und diese ist langgezähnt. Der Blattrand ist gezackt und die Blattunterseite ist
gleichmäßig gelbgrün. Die Blattbasis ist breit keilförmig, bis zu 10 cm lang und 6 - 8
cm breit. Sie bildet nur weibliche Blüten aus und ist vermutlich um 1800 in Frankreich
entstanden .
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2.2. Methoden
2.2.1. Entstehung der Monektoperiklinalchimäre:
Populus x canadensis ’Marilandica’ über Populus maximowiczii x Populus
trichocarpa ’Androscoggin’
Die experimentelle Synthese von Pfropfheterohistonten bei Gehölzen führt nur in
Ausnahmefällen direkt zur Entstehung von Periklinalchimären. Oft herrschen sektorial -
meriklinale Chimären vor, sodaß die vorliegende Kombination (P. Marilandica über P.
Androscoggin) das Ergebnis eines aufwendig angelegten Versuches ist.
1. Für die experimentelle Heterohistontenbildung wurden zwei Populusklone
ausgewählt, die sich in ihren Geschlechtern, ihren Herkunftsgebieten und ihren
äußeren Merkmalen weitgehend voneinander unterscheiden.
2. Es erfolgte eine Gewebetransplantation durch das Pfropfen hinter die Rinde, um eine
Mischkallusbildung an der Verwachsungsstelle zu ermöglichen.
3. Nach erfolgreicher Verwachsung von Unterlage (Populus maximowiczii x Populus
trichocarpa ’Androscoggin’) und Pfropfreis (Populus x canadensis ’Marilandica’)
erfolgte eine Decaptation des Pfropfreises im Bereich der Verwachsungsstelle.
4. Anschließend kam es zur Bildung homohistischer und heterohistischer Adventiv-
sprosse aus dem Mischkallus.
5. Über eine Aktivierung von Achselknospen in periklinalchimärischen Bereichen der
Sprosse konnten weitere stabile Chimären aufgebaut werden.
Die so entstandene Monektoperiklinalchimäre weist Veränderungen von einigen
morphologischen Merkmalen der Ausgangsklone auf, die aus der Überlagerung
genetisch verschiedener Gewebeschichten entstehen.
2.2.2. Untersuchungsmethoden (Präparationsmethoden)
Für lichtmikroskopische Untersuchungen der Zellen und Gewebe wurden Frisch - und
Dauerpräparate angefertigt. Welcher der beiden Präparatetypen angefertigt wird, hängt
vom Untersuchungsziel- und Objekt ab. Frischpräparate können sehr schnell
ausgewertet werden. Die Schnitte der Dauerpräparate sind nicht nur durch lange
Haltbarkeit, sondern auch durch sehr dünne Schnittführung (Mikrotomschnitte)
gekennzeichnet. Sie dienen vor allem morphologischen, anatomischen und
histologischen Analysen. Im Gegensatz zu den Freihandschnitten der Frischpräparate ist
das Herstellen der Dauerpräparate aufwendiger und durch eine Vielzahl von
16

Zwischenschritten markiert. Die beiden nachfolgend dargestellten Methoden zur
Herstellung von Dauerpräparaten wurden angewendet.
2.2.3. Kunststoffeinbettung (Einbettung in Glycolmethacrylat)
Durch eine Kunststoffeinbettung lassen sich sehr dünne Einzelschnitte anfertigen,
Schnittserien sind schwierig herzustellen. Deshalb wurde diese Methode nur zum
Anfertigen von Querschnitten vollentwickelter Blätter gewählt. Dieses Verfahren wurde
von der Firma Kulzer (ROMEIS, 1989) entwickelt. Die aufgeführten Bezeichnungen der
Chemikalien sind Handelsnamen, unter denen sie von dieser Firma zu beziehen sind. Im
einzelnen werden die Dauerpräparate wie folgt hergestellt :
2.2.3.1. Fixieren
Entlüften der Proben mit Hilfe einer Vakuumpumpe in der Fixierlösung (bestehend aus
9 Teilen 96 % igem Alkohol , 0,5 Teilen Chloroform und 0,5 Teilen Eisessig);
anschließendes Fixieren in dieser Lösung für 24 Stunden. Für das Entlüften der Proben
gibt es zwei Gründe: Erstens werden so die im Gewebe befindlichen Luftblasen
entfernt, die das mikroskopische Bild stören, und zweitens wird dadurch ein
Durchdringen des Gewebes mit der Fixierlösung beschleunigt. Durch das Fixieren
sollen die Zellstrukturen erhalten werden.
2.2.3.2. Entwässern
Die zu untersuchenden Proben müssen zum Schneiden mit dem Mikrotom in ein
Trägermedium eingebettet werden. Da der verwendete Kunststoff nicht mit Wasser
mischbar ist, muß dieses zuvor den Zellen entzogen werden. Es folgt also eine
Entwässerungsreihe mit jeweils zwei Stufen Ethylenglykolmonoethylether, absulotem
Ethanol, n-Propanol und n–Butanol. Die Präparate wurden alle 12 Stunden in die
jeweils nächste Stufe umgesetzt und bei Zimmertemperatur aufbewahrt.
2.2.3.3. Einbetten
Das Einbetten der Proben in das Trägermedium beginnt mit einem schrittweisen
Austausch des Alkohols durch das Trägermedium (1 Teil 96 % iger Alkohol + 1 Teil
"Technovit 7100" für 2 Stunden, 100 Teile "Technovit 7100" + 1 Teil "Härter I").
Anschließend werden die Proben in das eigentliche Trägermedium eingebettet (100
Teile "Technovit 7100" + 1 Teil "Härter I" + 10 Teile "Härter II"). Nach 24 Stunden
werden die Kunststoffblöcke auf Trägern befestigt (das Verbindungsmedium für Blöcke
und Träger besteht aus 0,5 ml "Lösung 3040" + 1 g "Pulver 3040" je Block). Nach
weiteren 24 Stunden ist die Verbindung zwischen den Blöcken und Trägern ausgehärtet.
17

2.2.3.4. Schneiden
Das Schneiden der Proben am Rotationsmikrotom RM 2155 der Firma Leica geschieht
mit Schnittstärken von 8µm. Die Schnitte müssen einzeln auf den Objektträger
überführt, anschließend mit einigen Tropfen Wasser gestreckt und danach getrocknet
werden. Die Schnitte gehen innerhalb von 24 Stunden eine feste Verbindung mit dem
Objektträger ein.
2.2.3.5. Färben
Zum nachfolgenden Färben werden die Objektträger für ca. 15 min in Toluidinblau
(0,1%ig, in 2,5%iger wäßriger Natriumhydrogencarbonat - Lösung) getaucht und
anschließend unter fließendem Wasser gespült.
2.2.3.6. Konservieren
Abschließend an das Trocknen werden die Schnitte in "Fulka 44581 DPX -
Einschlußmittel für die Histologie" konserviert.
2.2.4. Paraffineinbettung
Dieses Verfahren ist für die Herstellung von Dauerpräparaten geeignet, die in ihrer
Schichtenkonstitution histologisch beurteilt werden sollten. Dazu werden mediane
Schnitte angefertigt, wobei das Erstellen einer Schnittserie durch die Paraffineinbettung
gegenüber der Kunststoffeinbettung leichter und bequemer gehandhabt werden kann.
Dieses Verfahren wurde ebenfalls für das Anfertigen der Präparate von Blatträndern
angewendet. Die Präparation erfolgte in den folgenden Schritten :
2.2.4.1. Fixieren
Entlüften und Fixieren in CARNOYscher Lösung. (Diese besteht aus 6 Teilen 96 % igem
Alkohol, 3 Teilen Chloroform und 1 Teil Eisessig; die Fixierdauer beträgt 2 Stunden.)
2.2.4.2. Entwässern
Das Entwässern für diese Einbettungsmethode ist dem Einbetten in Kunststoff analog;
die verwendeten Chemikalien sind jedoch andere: Zunächst wird den Zellen wiederum
stufenweise das Wasser entzogen (die Proben kommen für je 1 Tag in 96 % igen
Alkohol und Propanol, 2 Stunden zum Anfärben des Plasmas in ein 1:1-Propanol-
Eosin-Gemisch). Danach muß der Alkohol durch Xylol (Einlegen der Proben für zwei
Tage) ausgetauscht werden, da Xylol nicht mit Wasser, dafür aber mit Alkohol und
Paraffin mischbar ist; Paraffin wiederum ist weder mit Wasser noch mit Alkohol
mischbar.
18

2.2.4.3. Einbetten
Damit das Paraffin die Proben gut durchdringen kann, werden diese zunächst für zwei
Tage in ein 1:1-Xylol-Paraffin-Gemisch gegeben (bei 60°C im Wärmeschrank; Paraffin
erstarrt bei 56-58°C). Anschließend läßt man das Xylol bei ebenfalls 60°C aus dem
Gemisch verdunsten (dieser Vorgang ist nach 3 Tagen abgeschlossen), so daß dann die
Proben vom Paraffin durchdrungen sind und zum Schneiden in Paraffinblöcke
eingegossen werden können.
2.2.4.4. Schneiden
Nach dem Aushärten der Paraffinblöcke werden die Proben am Mikrotom 8 µm stark
geschnitten. Die Schnitte werden auf einen mit Eiweißglycerin (als Klebemittel)
beschichteten Objektträger aufgebracht und mit einigen Tropfen Wasser bei 60°C
gestreckt.
2.2.4.5. Färben
Nach 24stündigem Trocknen der Präparate erfolgt das Färben in Hämalaun. Da
Hämalaun wasserlöslich ist, Paraffin hingegen wasserabweisend, muß dieses erst
entfernt werden. Dieser Prozeß ist dem Entwässern und Einbetten analog, jetzt aber in
umgekehrter Reihenfolge (Xylol für 10 Minuten, danach jeweils kurzes Eintauchen in
Propanol, 2 mal in 96 % igen Alkohol, 1 mal in 70 % igen Alkohol, Wasser).
Anschließend wird in Hämalaun (= Kernfarbstoff) 1 bis 2 Minuten gefärbt und 10
Minuten unter fließendem Wasser der überschüssige Farbstoff entfernt. Danach werden
die Schnitte 20 Minuten in Eosin (=Plasmafarbstoff) gefärbt und der überschüssige
Farbstoff durch kurzes Tauchen in Wasser entfernt.
2.2.4.6. Konservieren
Durch Einschließen in Kanadabalsam werden die Schnittpräparate haltbar gemacht. Da
Kanadabalsam - genau wie Paraffin - nicht mit Wasser oder Alkohol, dafür aber mit
Xylol mischbar ist, muß zunächst das Wasser durch Alkohol und danach der Alkohol
durch Xylol ausgetauscht werden. Das geschieht jeweils wieder durch kurzes Tauchen
1 mal in 70 % igen Alkohol, 2 mal in 96 % igen Alkohol, 2 mal in Propanol und
letztlich in Xylol, bevor Kanadabalsam als Konservierungsmittel aufgetragen wird.
2.2.5. Frischpräparate
Um die einzelnen Schichten eines Laubblattes zu analysieren, wurden Abzüge der
oberen und unteren Epidermis angefertigt sowie Blattquer- und längsschnitte freihändig
mit der Rasierklinge hergestellt. Zur besseren Handhabung beim Schneiden wurden die
19

Objekte zwischen Gurken - oder Zucchinistücke gelegt. Zuvor wurden die Präparate
mittels Membranvakuumpumpe infiltriert. Dies ist notwendig, um die Luft in den Zellen
gegen Flüssigkeit auszutauschen, wodurch eine bessere Durchleuchtung der Präparate
gewährleistet wird. Einblicke in den Aufbau des Blattquerschnittes entstanden durch
einseitige oder beidseitige Epidermisabzüge und mittels Durchleuchtung von in Wasser
infiltrierten Blattquerschnitten am Mikroskop.
2.2.6. Lichtmikroskopische Untersuchungen und Datenaufbereitung
Mikroskopische Untersuchungen erfolgten an den Durchlichtmikroskopen JENAVALcontrast
und LABOVAl–2. Die Dokumentation der Ergebnisse wurde mit dem
mikrofotografischen Aufsetzkamerasystem mf - AKS und Kleinbildfilmen der Marke
Agfa durchgeführt. Pflanzen bzw. Pflanzenteile wurden mit Fotoapparaten der Marke
Practica unter Verwendung von Kleinbildfilmen aufgenommen. Die Datenaufbereitung,
die statistische Auswertung und die graphischen Darstellungen wurden mit EXCEL 5.0
erstellt.
2.2.7. Entmischung von Chimären ( BATESON–TEST )
Unter Segregation wird die Entmischung von chimärischem Pflanzenmaterial
verstanden. Sie kann durch Wurzelaustriebsversuche, auch BATESON-Test genannt
(BATESON, 1916) und Adventivsproßbildung in der in vitro-Kultur erreicht werden.
Oder sie erfolgt spontan an der Versuchspflanze durch Reduplikation oder Perforation.
Beim BATESON-Test wird die Sproßachse der Pflanze entfernt und die oberen
Wurzeln freigelegt, um einen Wurzelaustrieb zu induzieren. Dieser wird bei
ausreichender Größe als Steckling entnommen und weiterkultiviert. Ein weiterer Weg,
um die Kernkomponente einer Chimäre zu individualisieren, ist der ASSEYEVA-Test.
Dabei werden die Sprosse entblättert und alle Achselknospen durch Tangentialschnitte
vollständig abgetrennt. Innerhalb von wenigen Wochen bildet sich an den Schnittstellen
Kallusgewebe, an denen sich Adventivsprosse entwickeln können (BERGANN, 1962).
Adventivsprosse entwickeln sich meist kräftiger, wenn nur die Achselknospen entfernt,
die Blätter aber an der Pflanze belassen werden. Bei dem zur Verfügung stehenden
Pfropfheterohistonten ergab sich spontan eine Wurzelregeneration, mit dem zu
erwartenden Ergebnis, daß der Wurzelsproß in seinen Merkmalen der L2 Komponente
P.‘Androscoggin‘ entspricht.
20

2.2.8. Dünnschichtchromatographie ( DC )
Für eine qualitative aber auch quantitative Bestimmung der Wachskomponenten eignet
sich das Verfahren der Dünnschichtchromatographie.
2.2.8.1. Allgemeines zur DC
Das chromatographische Prinzip beruht auf der unterschiedlichen Wechselwirkung der
Komponenten eines zu trennenden Substanzgemisches durch unterschiedliche
Verteilungs- oder Adsorptionsgleichgewichte in einem Zweiphasensystem. Hierbei
handelt es sich um begrenzt miteinander mischbare Stoffe, die unterschiedliche
Aggregatzustände haben können. Eine der beiden Phasen ist ortsunveränderlich; sie
wird daher als die „Stationäre Phase“ bezeichnet. Die zweite Phase ist ein strömendes
Medium, also eine Flüssigkeit oder ein Gas. Sie trägt deshalb auch die Bezeichnung „
Mobile Phase “. An der Grenzfläche beider Phasen tritt das mit der mobilen Phase
transportierte Stoffgemisch in Wechselwirkung mit der stationären Phase, und es
kommt zu abweichenden Verteilungs- und / oder Adsorptionsgleichgewichten für jede
einzelne Gemischkomponente. Je nach Art und Größe der Gleichgewichte ergeben sich
daraus ungleiche Wanderungsgeschwindigkeiten der Komponenten längs der
Phasengrenzschicht. Die unterschiedliche Laufzeit der Komponenten führt letztlich zu
ihrer Trennung und ermöglicht so eine Analyse.
2.2.8.2. Prinzip - Trennung durch Adsorption
Unter dem Begriff der Adsorption ist im Gegensatz zur Absorption das Anhaften eines
Stoffes an der Oberfläche eines anderen, festen Stoffes zu verstehen, ohne daß beide
Stoffe ihre chemischen Eigenschaften verändern. Verantwortlich für die Adsorption
sind die zwischen dem adsorbierten Stoff und dem Absorbens wirkenden
Adhäsionskräfte. Bei der verwendeten DC-Methode fungiert als stationäre Phase eine
dünne Schicht fein gekörntes Aluminiumoxid
(Adsorptionsmittel), das in gleichmäßiger Beschichtung auf Aluminiumfolie als
Trägermaterial aufgetragen ist. Die mobile Phase bildet ein Lösungsmittel oder auch ein
Lösungsmittelgemisch (Fließ - oder Laufmittel), das kontinuierlich über die
beschichtete Seite der Trägerplatte aufsteigt (Kapillarkräfte). Das zuvor auf den
Plattenunterrand aufgetragene Substanzgemisch trennt sich wegen der unterschiedlichen
Adsorptionsgleichgewichte der einzelnen Substanzkomponenten längs der Laufstrecke
des Lösungsmittels auf.
21

2.2.8.3. Arbeitstechniken
2.2.8.3.1. Ermitteln eines geeigneten Laufmittels (Mikrozirkulartechnik)
Auf einer DC-Platte wird die zu trennende Substanz mehrmals punktförmig im Abstand
von einigen Zentimetern nebeneinander aufgetragen. Danach wird auf das Zentrum
jedes Punktes eine dünne, mit Eluirmittel gefüllte Kapillare (ausgez.
Schmelzpunktröhrchen) aufgetragen. Die austretende Flüssigkeit breitet sich aus und
bewirkt eine Trennung des Substrates. Mischungen, zweier oder mehrerer ineinander
mischbarer Lösungsmittel verschiedener Polarität, ergeben oftmals eine bessere
Trennung als reine Eluirmittel. Die einzelnen Komponenten eines Laufmittelgemisches
dürfen nicht miteinander reagieren, müssen also inert, rein und möglichst leicht zu
verdampfen sein. Verwendet werden immer frisch hergestellte Lösungen, und um
Konzentrationsverschiebungen zu vermeiden, müssen sie verschlossen aufbewahrt
werden.
2.2.8.3.2. Vorbereiten der Trennkammer
Bei ungenügender Kammersättigung zeigt das Chromatogramm ein verzerrtes Bild.
Deshalb wird die Trennkammer allseitig mit Filterpapier ausgekleidet. Das Laufmittel
wird so eingelassen, daß das Filterpapier getränkt ist und die Füllhöhe ca. 1 cm beträgt.
Während einer Wartezeit von etwa 30 min sättigt sich die Atmosphäre in der
Trennkammer mit Laufmitteldämpfen. Der Standort für die Trennkammer muß so
gewählt werden, daß diese nicht einseitig erwärmt oder abgekühlt wird (Durchzug !).
2.2.8.3.3. Vorbereiten der DC - Platte
Die Startlinienmarkierung 1 cm vom unteren Rand der DC-Platte wird mit Bleistift
durchgeführt. Damit das Laufmittel ungehindert und gleichmäßig aufsteigen kann, darf
die Sorbtionsmittelschicht dabei nicht beschädigt werden.
2.2.8.3.4. Auftragen der Probesubstanz
Substanz wird auf die Startlinie der DC-Platte mittels Schmelzpunktröhrchen
aufgetragen.
22

DC – Kammer mit DC – Platte Bild ( 1 )
2.2.8.3.5. Entwickeln des Chromatogramms
Die vorbereitete DC–Platte wird in die Trennkammer gestellt und bei gleichbleibenden
Bedingungen entwickelt. Die Kammer darf während des Entwicklungsvorgangs nicht
mehr geöffnet werden ! Nach ausreichender Entwicklung wird die Platte aus der
Kammer gehoben und die Laufmittelfront mit Bleistift markiert. Anschließend wird die
DC-Platte unter dem Abzug getrocknet.
2.2.8.3.6. Sichtbarmachen der Substanzflecken
UV-Lichtbestrahlung mit 365 nm für fluoreszierende Substanzen. Die Substanzflecken
erscheinen als helleuchtende, farbige Flecken auf der dunklen Platte. UV-
Lichtbestrahlung mit 254 nm für UV-Licht absorbierende Substanzen. Auf der mit
Leuchtstoffindikator imprägnierten Sorbtionsmittelschicht (Kieselgel 60 F 254)
erscheinen die Substanzen als dunkle Flecken auf dem hellgrün fluoreszierenden Grund.
23

3. Untersuchungen zur Hypothese A
3.1. Histologie des Sproßscheitels
3.1.1. Terminologie des Sproßscheitels
Bis zur Entwicklung des Tunica-Corpus-Konzepts war HANSTEINs Histogentheorie die
vorherrschende Lehrmeinung über den Aufbau des Vegetationspunktes. Diese Theorie
besagt, daß im Sproßscheitel die drei von außen nach innen untereinander angeordneten
Histogene Dermatogen, Periblem und Plerom liegen. Diesen Histogenen wird
prospektive Bedeutung zugewiesen: Vom Dermatogen leiten sich die Epidermen ab,
Zellen des Periblems entwickeln sich zur Rinde, und das Plerom liefert die Zellen des
Gefäßsystems (HANSTEIN, 1868). HANSTEINs Histogentheorie wurde abgelöst durch das
Tunica-Corpus-Konzept von SCHMIDT (1924) und BUDER (1928) und wird in
Kombination mit der Ln-Bezeichnung von SATINA et al. (1940) verwendet. BERGANNs
Stratum-Conus-Gliederung entspricht im Prinzip der von Tunica und Corpus, erlaubt es
aber nicht, eine Tunica, die aus vier oder mehr Schichten besteht, zu beschreiben. Daß
derartig viele Tunicaschichten im Sproßscheitel gelegentlich beobachtet werden
können, war BERGANN bekannt. Da jedoch nicht mehr als drei Tunicaschichten in
Achselknospen reproduziert werden, ignorierte er alle weiteren Tunicaschichten als
solche und rechnete sie dem Corpus zu: "Für die Feststellung der Grenze zwischen
Stratum und Conus soll als alleiniges Kriterium die Anlegung der Achselknospen
gelten. Diejenigen Zellen, in denen die ersten periklinen Teilungen erfolgen, die zur
Anlage eines Achselknospenvegetationspunktes führen, Zellen also, die auf alle Fälle
konstituierende Bestandteile des neuen Sproßscheitels werden, weil aus ihnen der neue
Conus hervorgeht, der das Stratum vor sich hertreibt, gehören dem bisherigen
Conusgewebe, und zwar dessen oberster Zellage an." Die Tunica-Corpus-Gliederung
nach SCHMIDT (1924) und BUDER (1928) ist rein topographischer Natur. BERGANN
(1955 a) und TILNEY-BASSETT (1986) gliederten den Apex zweckgebunden zur
Erklärung von Sproßvariationen. BERGANNs Stratum-Conus-Gliederung wäre in diesem
Fall der Tunica-Corpus-Gliederung vorzuziehen, weil mit BERGANNs Bezeichnungen
Verwirrungen über höhere Tunicazahlen in mikroskopischen Längsschnittsbildern
vermieden werden. Die Ln-Nomenklatur nach SATINA et al. (1940) und die
Bezeichnung der sich von den Scheitelschichten ableitenden Gewebe als Ln-bürtig
werden den Anforderungen der Chimärenforschung beim Vorliegen statischer
Apexstrukturen gerecht.
24

3.1.2. Untersuchungen zur Schichtung des Sproßscheitels
Die stockwerkartige Anordnung der
Tunica in mindestens zwei
Schichten, in denen nur antikline
Zellteilungen stattfinden und somit
Plattenmeristeme organisiert werden,
ermöglicht eine Erzeugung von
Heterohistonten. Im anschließenden
Initialstockwerk, dem Corpus, finden
sowohl antikline als auch perikline
Zellteilungen statt, welche die
Grundmasse des Apikalmeristems
bilden. Noch vor der eindeutigen
Gewebegliederung bilden sich schon
Blattprimordien als seitliche
Wölbungen. Sie markieren als Orte
vermehrter antikliner Mitosen die
Meristem-fragmentierung. Die
Zellen der Blattanlagen treten früher
als die Achselzellen in die
Streckungsphase ein, so daß die
jungen Blätter den Vegetationskegel
übergipfeln. Dabei wirkt sich
zusätzlich der Gradient zunehmender
Zellstreckung aus, der sich vom
Sproßscheitel zur basiswärts
gelegenen Differen-zierungszone hin
erstreckt. Die Außenseite der
Knospen-schuppen ist gegenüber der
weiter scheitelwärts liegenden Seite
im Streckungswachstum voraus, so
daß sich die jungen Blätter gegen
den Scheitel hin krümmen.
1 Pfeil 2 3 4
Teilungsrichtung
Tunica 1
Corpus 2 u.3
Anlagen für Axillärknospen a
Apicale Initialengruppe i
Zentralmeristem z
Junges Blatt Pfeil 1
1. Tunicaschicht L1 Pfeil 2
2. Tunicaschicht L2 Pfeil 3
Blattprimordium Pfeil 4
Sproßscheitel P. Andr. Bild ( 2 )
Sproßscheitel Schematisch Bild ( 3 )
25

3.2. Untersuchungen zur Konstitution der Tunikaschichten
3.2.1. Schichtenanalyse zur oberen Epidermis
Analyse der drei Exemplare (P. Androscoggin , Pfropfchimäre, P. Marilandica) um
nachzuweisen , daß die L1-Komponente des Pfropfheterohistonten , welche die
Epidermis bildet, von P. Marilandica stammt. Um einen Aufschluß über den
oberflächigen Aufbau der Epidermis zu erhalten, wurden Epidermisabzüge entnommen
und unter dem Mikroskop mit der Einstellung (40\12,5) untersucht. Ziel der
Untersuchung war es, die drei Exemplare (P. Androscoggin, Pfropfchimäre, P.
Marilandica) in Bezug auf ihre epidermale Konstitution zu vergleichen um
nachzuweisen, daß die Epidermis des Pfropfheterohistonten von P. Marilandica stammt.
Anschließend wurden Farbbilder der oberen Epidermis in der Einstellung (3,2\25\5)
angefertigt, um einen bildhaften Nachweis festzuhalten. Die Epidermis schützt das Blatt
sowohl vor chemischen und mechanischen Einwirkungen als auch vor Austrocknung
und ungünstiger Bestrahlung. Die vorwiegend einschichtige Epidermis besteht aus
Zellen mit kräftiger Außenwand und aufgelagerter Cuticula. Zwar schließen die
Epidermiszellen lückenlos aneinander, trotzdem ist der lebensnotwendige Gasaustausch
durch eingelagerte Spaltöffnungen gewährleistet. Der Ausgleich des
Wassersättigungspotentials zwischen Wurzelraum und Atmosphäre, aber auch der
Gasaustausch ist so kontrollierbar. Je nach Herkunft, Umwelt und Lebensweise der
Pflanze unterscheidet sich die Zusammensetzung der Epidermis in amphistomatisch
(Stomata auf beiden Seiten des Blattes), hypostomatisch (Stomata auf der Unterseite des
Blattes) und epistomatisch (Stomata ausschließlich auf der Blattoberseite). Im genetisch
determinierten Ablaufplan zum Aufbau der Epidermis ist arttypisch festgelegt, daß nach
Ausprägung einer bestimmten Anzahl von Nebenzellen eine Stomata inseriert wird.
Man unterscheidet eine ganze Reihe von Spaltöffnungsapparaten für bestimmte
Pflanzengruppen aufgrund ihrer Anordnung, Anzahl und Form der Nebenzellen. All
diese typischen, sorteneigenen Merkmale der Epidermis ermöglichen einen Vergleich
zur Bestimmung der Zugehörigkeit und Zuordnung der L1-Komponente im Falle einer
Untersuchung von Monektoperiklinalchimären.
P. Marilandica : - häufig Stomata Blattoberseits vorhanden Bild ( 4 )
P. Pfropfchimäre : - häufig Stomata Blattoberseits vorhanden Bild ( 5 )
P. Androscoggin : - nur vereinzelt Stomata Blattoberseits vorhanden Bild ( 6 )
26

3.2.2. Vergleich der oberen Epidermis:
obere Epidermis Populus x canadensis ’Marilandica’ Bild ( 4 )
obere Epidermis P. Pfropfchimäre Bild ( 5 )
obere Epidermis Populus.’Androscoggin’. Bild ( 6 )
27

3.2.3. Schichtenanalyse mittels Frischpräparaten des
Blattquerschnittes
Untersuchung der Mesophyllschichten der drei Exemplare ( P. Androscoggin,
Pfropfchimäre, P. Marilandica ) um nachzuweisen, daß die L2 - Komponente des
Pfropfheterohistonten, welche die Mesophyllschicht bildet, von P. Androscoggin
stammt.
Um einen Aufschluß über den Aufbau der Mesophyllschichten zu erhalten, wurden
Blattquerschnitte angefertigt und unter dem Mikroskop mit der Einstellung (40\12,5)
untersucht. Anschließend wurden Farbbilder der Blattquerschnitte in der Einstellung
(3,2\25\5) angefertigt. Das im Mesophyll enthaltene Palisadenparenchym schließt gleich
an die obere Epidermis an und umfaßt bei beiden Ausgangsarten zwei Schichten
langgestreckter, viele Chloroplasten enthaltender Zellen (Chlorenchym). Die darauf
folgenden Trichterzellen vermitteln zwischen dem Pallisadengewebe und dem
Schwammparenchym. Ihre Form ist etwa intermediär zwischen beiden Gewebetypen.
Bei der Wasserversorgung der Pallisadenzellen und beim Abtransport der Assimilate
spielen sie eine wichtige Rolle. Darüber hinaus können in den Vakuolen der
Trichterzellen weitere, häufig niedermolekulare Verbindungen akkumulieren, die für
den zellulären osmotischen Druck und dessen Regulation mitverantwortlich sind.
Besonders deutlich in den spezialisierten Zellen der Zwischenschicht sind die
charakteristischen Kristalle des Calciummonohydrats (Oxalatdrusen) Bild (7,8,9). Sie
sind Stoffwechselprodukte, welche die Idioblasten oft ganz erfüllen. Solitärkristalle des
Calciumdihydrats Bild (24) sind in erster Linie an den Leitgefäßen zu finden. Im
anschließenden Schwammparenchym findet man unregelmäßige, rundliche Zellen und
einen mehr oder weniger hohen Anteil (je Art) an Interzellularen. Der lockere Bau und
die Durchgängigkeit des Interzellularennetzes ist von großer Bedeutung für jeglichen
Gasaustausch (Respiration, Assimilation, Transpiration). Als Durchlüftungsgewebe
bildet es die Atemhöhlen zwischen Schwammparenchym und unterer Epidermis.
P. Marilandica : - kaum Interzellularräume Bild ( 7 )
P. Pfropfchimäre : - gedrungene Interzellularräume Bild ( 8 )
P. Androscoggin : - große Interzellularräume Bild ( 9 )
28

3.2.4. Vergleich der Blattquerschnitte :
Populus x canadensis ’ Marilandica ’ Bild ( 7 )
P. Pfropfchimäre Bild ( 8 )
Populus maximowicii x Populus trichocarpa ’ Androscoggin ’. Bild ( 9 )
29

3.2.5. L1 – Beteiligung an der Bildung der Blattrandorgane
Untersuchung der Blattrandorgane der drei Exemplare ( P. Androscoggin,
Pfropfchimäre, P. Marilandica ) um nachzuweisen, daß die L1 Komponente des
Pfropfheterohistonten von P. Marilandica stammt .
An der Blattrandbildung ist L1-bürtiges Gewebe mit den Epidermen in jedem Fall beteiligt,
weshalb für die L1 HANSTEINs Bezeichnung "Dermatogen" bis heute verwendet
wird. Es gibt aber auch Untersuchungen, wonach L1-bürtiges Gewebe regelmäßig an
der Mesophyllbildung des Laubblattrandes beteiligt ist, was perikline Teilungen der L1
oder der aus ihr hervorgegangenen Epidermiszellen voraussetzt. TILNEY - BASSETT
(1986) gibt eine zusammenfassende Darstellung zur L1-Beteiligung an der
Mesophyllbildung der Laubblätter. Danach lassen sich die Dicotylen in verschiedene
Gruppen einteilen. In die erste und umfangreichste Gruppe wären dabei alle die
Pflanzen einzuordnen, deren L1-bürtige Zellen nicht oder nur ausnahmsweise und dann
in geringem Umfang an der Blattmesophyllbildung teilnehmen. Als Beispiele aus
neueren Untersuchungen seien Saintpaulia ionantha (LANGE, 1992), Solanum
tuberosum (TIGRE, 1997) und Primula vulgaris (WEGNER, 1995) genannt. In die
zweite Gruppe gehören die Vertreter mit regelmäßiger L1-Randmesophyllbildung, wie
Daphne odora, Fragaria chiloensis (IMAI, 1935) und Veronica gentianoides
(CORRENS, 1928; MASSEY, 1928; RENNER, 1936 b; und TILNEY -BASSETT,
1963). Bei den zu untersuchenden Exemplaren wird ebenfalls von einer L1 -
Beteiligung an der Mesophyllbildung am Blattrand ausgegangen. Da bisher noch keine
Farbmarkierung durch einen induzierten Chlorophylldefekt vorgenommen wurde,
werden keine Aussagen über die L1 - Beteiligung an der Blattrandmesophyllbildung
gemacht. Deutlich ersichtlich ist jedoch bei einem Vergleich der Blattrandzacken die
formative Wirkung der Epidermis bei der Ausbildung der Blattrandorgane.
P. Marilandica : - deutlich ausgeprägte Blattrandzacke Bild ( 10 )
P. Pfropfchimäre : - Andeutung zur Ausprägung einer Blattrandzacke Bild ( 11 )
P. Androscoggin : - relativ glatter Blattrand mit Sekretausscheidung Bild ( 12 )
30

3.2.6. Vergleich der Blattrandzacken
P. Marilandica ( Blattrand ) Bild ( 10 )
P. Pfropfchimäre ( Blattrand ) Bild ( 11 )
P. Androscoggin ( Blattrand ) Bild ( 12 )
31

3.3. Phytohormone im Sproßscheitel
In Anbetracht der Hypothese A sollen in diesem Kapitel die Phytohormone einerseits in
Bezug auf ihre Entstehung und Entstehungsorte, aber auch andererseits auf ihre
Wirkung bei bestimmten Prozessen in der Morphogenese genauer beschrieben werden.
Definition: Phytohormone sind von der Pflanze gebildete Verbindungen, die in sehr
geringer Konzentration physiologische Vorgänge bzw. Entwicklungsprozesse steuern.
Zu den physiologischen Vorgängen bei Gehölzen im Anbau unter Freilandbedingungen
gehört die Einleitung und Aufhebung der Dormanz (Winterruhe), die durch eine
Transplantation der Epidermis von P. Marilandica über das Mesophyll von P.
Androscoggin maßgeblich mitbestimmt wird und neben einer mechanischen
Beeinflussung auf eine physiologische Neukombination der Hormonkonstellation
schließen läßt. Im wesentlichen gibt es 5 Gruppen von Phytohormonen (Auxine,
Gibberelline, Cytokinine, Abscisinsäure und Äthylen) während nur zwei davon (Auxin
und Abscisinsäure) hauptsächlich im Apikalmeristem gebildet werden. Diese weisen
folgende Charakteristika in ihrer Wirkungsweise auf:
- Sie werden in bestimmten Geweben gebildet.
- Sie fungieren als Botenstoffe, aber auch als Signalüberträger innerhalb eines Gewebes.
- Sie sind unspezifische Auslöser eines am Wirkort vorgegebenen Reaktionsablaufes.
- Sie lösen multiple Reaktionsabläufe aus.
- Am Wirkort erfolgt eine Bindung an hochspezifische Rezeptoren.
- Die einzelnen Hormongruppen wirken zeitlich und räumlich zusammen.
Verschiedene Pflanzengewebe weisen unterschiedliche Empfindlichkeit gegenüber den
Hormonen auf. Phytohormone wirken im ng- bis µg-Bereich (parts per billion - ppb,
parts per million – ppm) im Pflanzengewebe. Es gibt viele Störsubstanzen im
Pflanzengewebe, die den Nachweis der Hormone erschweren. Deshalb bestehen hohe
Anforderungen an die Analytik.
Folgende Nachweismethoden sind bekannt :
- Biotests, Beobachtung typischer Pflanzenreaktionen nach Applikation (Wachstum,
Bewegungsreaktionen), empfindlich, aber wenig spezifisch
- immunologische Verfahren ( Antigen - Antikörper – Reaktion )
- chemische Verfahren, z.B. Markierung mit radioaktiven Isotopen
- physikalische Verfahren, z.B. Gaschromatographie (GC),
Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC), Massenspektrometrie (MS)
32

Die Physiologie der Hormonwirkungen wird heute verstärkt anhand von Mutanten
untersucht, die ein bestimmtes Hormon nicht synthetisieren können. Aus dem
veränderten Verhalten dieser Mutanten, z.B. Zwergwuchs, lassen sich dann Schlüsse auf
die Wirkung des Hormons ableiten .Viele Vorgänge bei Gehölzen werden von diesen
Hormonen gesteuert:
- Samen- bzw. Knospendormanz - Verzweigung von Jungbäumen - Steuerung des
vegetativen Wachstums - Blüteninduktion
Der Anwendung von Hormonen und Wachstumsregulatoren sind in der Praxis Grenzen
gesetzt. Zur Zeit gibt es Formulierungen mit Wachstumsregulatoren zur:
- Bewurzelung von Stecklingen
- In vitro-Vermehrung
- Brechung der Knospenruhe
3.3.1. AUXINE
1. Struktur
Strukturelles Kennzeichen der Auxine ist das Indolringsystem.
Wichtigster Vertreter ist die natürlich vorkommende, universell in Pflanzen verbreitete
Indol-3-essigsäure (IES, engl.: IAA).
Strukturformel der Indol-3-essigsäure (IES)
2. Bildungsorte und Transport
IES wird vor allem in den apikalen Meristemen (Sproßspitze) gebildet.
Vegetative Sproßteile: 10-50 ng/g Frischgewicht
Blüten: 3-10 ng/g
Samen: 1-10 µg/g (->1000 x mehr!)
Der Transport ist streng polar, d.h. nur in eine Richtung:
im Sproß basipetal
in der Wurzel akropetal
Der Auxintransport verläuft von Zelle zu Zelle. Er beruht sowohl auf Diffusion als auch
auf aktiven Prozessen und ist somit energieabhängig.
Es wird ein spezieller Transportmechanismus über Carrier vermutet, der gegenläufig zu
einem Calcium-Transport abläuft. Durch "Antiauxine" kann der Transport gehemmt
werden, z.B. durch 2,3,5-Trijodbenzoesäure (TIBA), die eine Bindung von Auxin an
den Carrier verhindert. Gibberelline fördern den Auxintransport.
33

Translokationsgeschwindigkeit: in Coleoptilen: 8-15 mm/h \ in Sproßsegmenten:5-10
mm/h \ in Wurzeln:1- 2 mm/h
3. Biosynthese
Die Biosynthese der IES ist bis heute nicht ganz geklärt. Wahrscheinlich erfolgt die
Bildung aus Tryptophan mit folgenden Vorstufen:
Tryptophan -> Tryptamin -> Indol-3-acetaldelyd -> IES
Inaktivierung durch Überführung in gebundene Formen (reversibel). IES kommt im
Pflanzengewebe als freie Säure oder gebunden z.B. an Glucose, Glutaminsäure oder
Proteine vor. Die gebundenen Formen sind inaktiv, z.B. in trockenen Samen. In
wachsendem Gewebe ist der Anteil freier IES höher.
Abbau der IES erfolgt enzymatisch durch IES-Oxidase. Die IES-Oxidase-Aktivität in
Sproß- und Wurzelspitzen ist gering, im älteren, ausgewachsenen Gewebe dagegen
hoch.
4. Wirkungsweise
Auxine können folgende Reaktion im Zielgewebe auslösen:
- Reversible Bindung an spezifische Rezeptormoleküle
- Genexpression und verstärkte mRNA-Bildung
- Steigerung der Proteinsynthese
- Beeinflussung der Aktivität wichtiger Enzyme
- Veränderung der Eigenschaften von Membranen und Zellwänden
5. Funktionen
Förderung des Streckungswachstums
Wirksame Auxinkonzentrationen: 10 -8 bis 10 -6 mol/l.
Zellstreckung von Sproßachsen.
Sehr hohe Auxinkonzentrationen wirken wachstumshemmend
Beteiligung an Phototropismus und Geotropismus.
Mitwirkung beim Aufbrechen der Knospen im Frühjahr !!!!
Zellteilungen im Kambium
Steuert Kambiumtätigkeit der Bäume unterhalb der treibenden Knospen
Beteiligung an der Differenzierung von Phloem und Xylem
34

Wurzelbildung
Förderung der Wurzelbildung (Adventivwurzeln, Seitenwurzeln)
Junge Blätter oder treibende Lateralsprosse fördern Bewurzelung von
Stecklingen (Ursache: Auxinproduktion)
Apikaldominanz
Hemmung der Lateralknospen durch Auxin
3.3.2. ABSCISINSÄURE ( ABA )
1. Struktur
Die ABA gehören zu den Sesquiterpenen.
Das C1-Atom ist asymmetrisch; somit sind zwei optische Isomere möglich. Davon ist
die (S)-Abscisinsäure die natürlich in Pflanzen vorkommende.
Strukturformel der (S)-Abscisinsäure
2. Bildungsorte und Transport
ABA-Gehalt in Geweben: 5-200 µg/kg FM
Gehalt in Samen und Knospen wesentlich höher.
Der Gehalt ist abhängig von:
1) Wassergehalt des Gewebes
2) Mineralstoffernährung
3) Osmotischer Streß: Schließen der Stomata
4) Überfluten des Wurzelsystems: O2-Mangel Der Transport erfolgt sowohl im Xylem als auch im Phloem
3. Biosynthese
Aufbau ausgehend von Acetyl-CoA -> Mevalonsäure -> Carotinoide -> ABA
Abbau über Phaseinsäure, Veresterung mit Glucose.
Der Abbau von ABA erfolgt sehr schnell.
4. Wirkungsweise
Schnelle Reaktionsgeschwindigkeit (nach wenigen Minuten meßbar):
Veränderung der Transportvorgänge an Membranen
Schließreaktion der Stomata
Hemmung des Zellstreckungswachstums
Hemmung des Ionentransportes durch ABA
Langsame Reaktion (nach einigen Stunden meßbar):
Keimungshemmung
Einfluß auf Transkriptions- und Translationsvorgänge
35

Einfluß auf Aktivität verschiedener Enzyme
Viele ABA-Wirkungen sind nur im Zusammenspiel mit anderen Hormonen möglich.
ABA wirkt meist antagonistisch, z.B.
gegenüber Auxinen bei der Zellstreckung
gegenüber Cytokininen bei der Zellteilung
gegenüber Gibberellinen bei der Amylasebildung
5. Funktionen
ABA ist das klassische "Streßhormon", d.h. seine Synthese kann durch exogene
Streßfaktoren ausgelöst werden.
Antagonist zu Auxinen, Cytokininen und Gibberellinen
Förderung des Blattfalles (Abscission)
Bei Applikation ruft ABA eine Blattabtrennung hervor, beim natürlichen
Blattabtrennungsprozeß weniger wahrscheinlich (Beteiligung von IES und
Äthylen)
Blatt-ABA-Gehalt korreliert nicht mit der Abscissionrate
Einleitung und Aufrechterhaltung der Knospenruhe (Dormanz)
ABA wurde früher als "Dormin" bezeichnet.
Aktivität von ABA ist in der tiefsten Phase der Dormanz am höchsten.
ABA-Gehalt korreliert mit der Tiefe der Winterruhe
Förderung der Samenreife und Seneszenz
Einleitung und Aufrechterhaltung der Samenruhe
Förderung der Kälte- und Frostresistenz
Erhöhung der Trockentoleranz
ABA wandert aus den Chloroplasten der Mesophyllzellen zu den Schließzellen.
Gleichzeitig erfolgt der Transport von K + aus den Schließzellen in die Nebenzellen.
ABA erhöht die Wasserpermeabilität der Wurzeln und führt dadurch zur Verbesserung
der Wasserbilanz in der Pflanze.
36

3.4. Blattmorphogenese :
3.4.1. Vergleich des Erscheinungsbildes bei der Blattmorphogenese
Populus maximowicii x Populus trichocarpa’ Androscoggin’(A), Populus x
canadensis’ Marilandica’(M) und der daraus hervorgegangenen P. Chimäre (C).
(Aufnahme am 23.03.99 Bild ( 13 ) (Aufnahme am 31.03.99 Bild ( 14 )
Es wurden terminale Sprosse in aufeinanderfolgenden Entwicklungsstadien (von links
nach rechts), von den zur Verfügung stehenden Exemplaren entnommen und für einen
visuellen Vergleich fotografiert. Vergleicht man die Morphogenese der beiden
Ausgangsarten miteinander, so zeigen sich einige Differenzen, die in der P.
Periklinalchimäre einen Ausgleich oder eine Zwischenform hervorrufen. Es kann
beobachtet werden, daß das Knospentreiben bei P. Androscoggin etwa 14 Tage vor P.
Marilandica erfolgt. Zwischenzeitlich, etwa eine Woche nach P.Androscoggin öffnet
sich die Knospe der P. Periklinalchimäre. Nach dem Aufplatzen der Knospen folgt die
Blattentfaltung und die Sproßstreckung. Als Indiz für eine genetisch andersartige
Epidermis zeigen sich die chimärischen Blätter in der Primärphase, im Gegensatz zu
den beiden Ausgangsexemplaren unförmig, gewellt und mit stark gekrümmter,
gedrehter Blattspitze Bild (15) . Die nachfolgenden Entwicklungsstadien bewirken eine
Glättung der Blattfläche. Die Blattnervatur bleibt dabei deutlich hervorgehoben und die
Intercostalfelder behalten eine leichte Wölbung und einen äußerlichen Glanz Bild (32).
37

Diese Beobachtungen sind deutliche Anzeichen für einen anfänglichen Konflikt
innerhalb des Blattes zwischen dem Epidermis– und Mesophyllgewebe, der im Laufe
der nachfolgenden Blattentfaltungsstadien zu einer Kompromißfindung durch eine
intermediäre Blattform und somit zu einer zwanghaften Symbiose zwischen den
genetisch andersartigen Geweben führt . Nach der vorangegangenen Beschreibung zur
Bildung von Phytohormonen im meristematischen Gewebe des Sproßscheitels und
deren Wirkung bei der Aufhebung der Knospenruhe Abs. 3.3.2, kann auch von einer
hormonbedingten Verzögerung des Knospentreibens ausgegangen werden, da durch
eine Gewebetransplantation eine neu konfigurierte Hormonkonzentration in den
Knospen gleichzeitig den Hormonmetabolismus neu bestimmen könnte.
3.4.2. Visueller Vergleich der Blattentfaltung
Es wurden Blätter in aufeinanderfolgenden Entwicklungsstadien (im Bild von unten
nach oben), von den zur Verfügung stehenden Exemplaren entnommen und für einen
visuellen Vergleich fotografiert.
P. Androscoggin P. Chimäre P. Marilandica Bild ( 15 )
38

3.4.3. Habituseigenschaften
Nach der vorangegangenen Untersuchung des zeitlich versetzten Knospentreibens und
der Konfliktlösung durch Kompromißbereitschaft von Epidermis und Mesophyll in
einer intermediären Blattform bei der Blattentfaltung gibt es einen Grund zur Annahme,
daß die übertragene Epidermis eine mechanisch bedingte Eindämmung des
Streckungswachstums verursacht. Anhand der Messungen der Neutriebe soll eine
Betrachtung der Kronen - gestaltung der vergangenen Jahre (96, 9) in ein Diagramm
übertragen und verdeutlicht werden. Geht man davon aus, daß sich die relative
Oberfläche eines Individuums mit zunehmendem Volumen unterproportional
vergrößert, so besteht der Verdacht zur Annahme, daß der Eindämmungsfaktor durch
die Epidermis mit zunehmender Größe des Individuums abnimmt. Unter bisherigen
Bedingungen zeigt sich bei einer Betrachtung der Pflanzen auf dem Versuchsfeld nach
einer anfänglichen Depression der P. Chimäre im Streckungswachstum mit
zunehmender Größe eine Anpassung der Kronengestaltung an die innere Komponente
P. Androscoggin.
Merkmalseingrenzung
Es erfolgten Messungen sowohl an den beiden Ausgangsformen P. Androscoggin, P.
Marilandica als auch an dem daraus hervorgegangenen P. Pfropfheterohistonten.
Gemessen wurde an Seitenästen, die ca. 1 m über dem Erdboden am Stamm gebildet
wurden. Um das Merkmal einzugrenzen, ist nur der im Vorjahr gebildete Hauptsproß
der Seitensprosse gemessen worden. Die Anzahl der Seitensprosse in 1 m Höhe
entsprach bei den 5 zur Verfügung stehenden Exemplaren je Form etwa 4, somit
ergaben sich 20 Messungen pro Exemplar. Bei den zur Verfügung stehenden
Exemplaren bildet der Hauptsproß eine durchgehende Mittelachse, sodaß sich 5
Messungen je Form für die Untersuchung der Spitzentriebe ergaben. Entscheidend für
die Sproßlängenmessung sind der vorjährige Triebabschluß und die Terminalknospe.
39

3.4.4. Habitusdiagramm
Unter Zuhilfenahme der Mittelwerte aus den Messungen der Seitensprosse und den
Mittelwerten aus den Messungen der Spitzentriebe ergibt sich folgendes Diagramm .
180
160
140
120
100
cm
80
60
40
20
0
Neutrieblängenvergleich 96
Mittelwerte
P. Andros. Pf ropf chim. P.Marilan.
Sorte
S i i b
Spitzentriebe
Seitentriebe
40

4. Untersuchungen zur Hypothese B
4.1. Blattsekrete :
Durch Ausscheidung von Stoffen (Sekret mit bestimmter -, Exkret ohne Funktion)
schützt sich die Pflanze vor äußeren Schadeinwirkungen durch eigene
Stoffwechselprodukte oder akkumulierte Salzionen. Mittels Wurzeldruck wird der
lipidhaltige Xylemsaft durch die passiven Epithemhydathoden mit tracheidalem
Anschluß an die Blattoberfläche transportiert und dort abgelagert. Die nun entstandene
Fettbarriere wirkt in zwei Richtungen. Einerseits bietet sie Schutz vor ungünstigen
Umweltbedingungen wie Strahlung, Chemikalien oder mechanischen Einwirkungen,
um Verletzungen vorzubeugen und Infektionen zu verhindern, andererseits bietet sie
Abschirmung vor unkontrollierter Feuchtigkeitsabgabe, um eine genügende
Wassersättigung der Gewebe zu gewährleisten. Mit der Sekretion können Funktionen
verbunden sein wie Tierfang und Verdauung, die Anlockung bestäubender Insekten und
parasitenbefreiender Vögel und die Förderung des Wohlbefindens aller Pflanzen
bewohnenden Lebewesen. Zusätzlich können auch allelopatisch wirkende Hormone in
den ausgeschiedenen Stoffen vorhanden sein, welche das Fernbleiben schädlich
wirkender Individuen garantieren. Pappelsekrete basieren auf lipider Grundlage, wobei
die Artenvielfalt die Wachsbegleitelemente bestimmt. Die Grundsubstanz, welche
annehmbar aus dem Xylemsaft gebildet wird, füllt im epidermalen Bereich die
Interzellularen und verkittet die Zellen miteinander. Gleichzeitig wird durch
Fetteinlagerungen in das Zellgewebe für Dehnbarkeit, Flexibilität und Elastizität
gesorgt. So bleibt das Blatt auch bei intensiver Lichtbestrahlung glatt, geschmeidig und
weich. Der Cuticula sind häufig Wachse aufgelagert, wobei die Wachskomponenten
vermutlich durch die Epidermis maßgeblich mitbestimmt werden. Wachse sind
komplexe Gemische aliphatischer Verbindungen, und ihre Hauptkomponenten sind
Ester bestehend aus langkettigen Fettsäuren und Alkoholen mit häufig gerader Anzahl
von C–Atomen. Meist treten Körnchen oder streifenförmige Wachsschlieren auf, die der
Blattoberfläche einen matten Glanz verleihen.
41

4.1.1. Sekretion durch Hydathoden
Allgemeines über Ausscheidungs- oder Sekretionsgewebe (Hydathoden) hodos = Weg
Die Ausscheidung von ätherischen Ölen, Harzen und anderen lipophilen Substanzen
erfolgt an der Pflanzenoberfläche bei feuchtigkeitsgesättigter Atmosphäre und kann
daher auch als Guttation ( gutta = Tropfen ) bezeichnet werden. Demzufolge sind
Hydathoden bevorzugt an Spitzen von Blättern oder Blattrandzacken, aber auch an der
dem Sproß zugewandten Seite der Blatt - oder Knospenschuppen zu finden. Auf der
Epidermis sind es Drüsenschuppen oder Zotten, welche das Sekret durch die
Außenmembran ausscheiden, wo es sich meist zwischen Zellwand und Cuticula
anhäuft. In der Literatur werden Hydathoden beschrieben, in denen sich unter den nicht
verschließbaren Öffnungen in der Regel ein als Epithem bezeichnetes Gewebe mit
einem tracheidalen Anschluß befindet. Bei solchen passiven Epithemhydathoden
Bild (19) wird dem Druck (Wurzeldruck) des austretenden Xylemsaftes durch das
interzellularenreiche Epithem ein genau angepaßter Widerstand entgegengesetzt,
wodurch innerspezifische Bewegungsabläufe wie Streckung, Entfaltung oder
Ausrichtung des Blattes ermöglicht werden können.
Bei der anschließenden Gegenüberstellung von einem Sekretausscheidungsorgan einer
Blattrandzacke von P. Marilandica im Entwicklungs - und Verfallsstadium soll
verdeutlicht werden, wie das Sekret aus dem Blattinneren zur Blattaußenseite
ausgeschieden wird und wie sich im Verlauf der Vegetationsperiode das
Ausscheidungsorgan verändert. Gleichzeitig, um den Sekretfluß im Blattinneren zu
verdeutlichen, soll eine schematische Übersicht einer passiven Epithemhydathode den
Untersuchungsergebnissen aus der histologischen Bearbeitung der Blattrandorgane
gegenübergestellt werden. Zur besseren Übersicht werden auch ein Flächen - und ein
Querschnitt des Außscheidungsorgans an einer Blattrandzacke aufgeführt.
42

4.1.2. Blattrandzacken mit passiven Epithemhydathoden
Bild ( 16 ) Sekretausscheidung Bild ( 17 ) Sekretinkrustierung
Bild ( 18 ) Flächenschnitt Bild ( 19 ) Schematische Übersicht
Bild ( 20 ) Querschnitt ( Blattrandzacke )
43

4.1.3. Knospenschuppe als Sekretauflagerungsorgan
Bild ( 21 ) Knospenschuppe
Die der Sproßmitte zugewandte Fläche der
Knospenschuppe zeigt Epidermiszotten,
die der Sekretausscheidung dienen und
eine Sekretauflagerung auf dem Blatt -
rücken ermöglichen. Dabei streift das
junge Blatt nach dem Öffnen der Knospe
mit dem Blattrücken über die Zotten und
wird so mit einer Sekretschicht versehen.
Bild ( 22 ) Blattschuppenzotten mit
Sekretresten in der Palisadenschicht der
Epidermis ( Kunststoffeinbettung )
Die Sekretreste ausschließlich in der
Palisadenschicht der Zottenepidermis
könnten ein Indiz für eine Sekret -
umwandlung beim Übergang von der
Mesophyllschicht durch die Palisaden der
Epidermis zur Zottenoberfläche sein.
Bild ( 23 ) Blattschuppenzotten mit
Xylemsaftresten in der Mesophyll –
schicht (Chloralhydratbehandlung eines
Frischpräparates) Die Xylemsaft -reste in
der Mesophyllschicht der Blatt -
schuppenzotten und die ausgewaschene
Palisadenschicht der Epidermis könnten
ein Hinweis zur Sekretkombination durch
die Palisaden sein.
Bild ( 21 )
Bild ( 22 )
Bild ( 23 )
44

4.1.4. Leitgefäße als Hydathodenelement
Das Bild( 24 )zeigt einen
Blattquerschnitt mit
Leitgfäßbündel und den
begleitenden Solitär -
kristallen des Calcium -
dihydrates, die bei
osmotischen Vorgängen
eine wesentliche Rolle
spielen.
Das Bild( 25 )zeigt einen
Blattflächenschnitt mit
der Anordnung der
Leitgefäße im Übergang
von der Palisaden– zur
Schwammschicht und
den Interzellularen. Der
Wurzeldruck wird so
gleichmäßig verteilt.
Das Bild( 26 )zeigt einen
Blattrandquerschnitt mit
passiven Epithem -
hydathoden und dem
Anschluß an das
Leitgefäßsystem. Der
Wurzeldruck preßt so
den Xylemsaft in die
Palisadenepidermis.
Leitbündel mit Solitärkristallen des Calciumdihydrats Bild ( 24 )
Leitbündel: Übergang von Palisaden – zur Schwammschicht Bild ( 25 )
Leitbündel mit Anschluß zum Epithem Bild ( 26 )
45

4.1.5. Die Epidermis als Hydathodenelement
Die Untersuchung der Hydathodenelemente erfolgt in Druckrichtung beziehungsweise
von der Blattinnen– zur Blattaußenseite. In der vorangegangenen Beschreibung der
Leitgefäße wurde verdeutlicht, daß der Xylemsaft mit Hilfe des Wurzeldruckes durch
die Leitgefäße an das Epithem mit tracheidalem Anschluß transportiert wird. Von dort
aus gelangt es durch die Interzellularen des Epithems an die Unterseite der Epidermis.
Anschließend dringt der Xylemsaft entlang der Palisaden durch die Epidermis und wird
dabei vermutlich mit artspezifischen Begleitelementen versehen. Der Xylemsaft könnte
sich durch den Transport von der Blattinnen- zur Blattaußenseite zu einem Sekret
umwandeln. An Hand der nachfolgenden Bilder soll die L1-bürtige Palisadenschicht der
Epidermis im Zusammenhang zur Umgestaltung des Xylemsaftes dargestellt werden,
wobei der weiße Pfeil die Druckrichtung angibt.
Das Bild ( 27 )zeigt eine
passive Epithemhydathode mit
tracheidalem Anschluß und einer
palisadenschichtigen Epidermis.
Der weiße Pfeil deutet die
Druckrichtung an. Vermutlich
versehen die aufrechten Palisaden
den austretenden Xylemsaft mit
Begleitelementen.
Das Bild ( 28 ) verdeutlicht die
Epidermis beim Übergang zur
Bildung von waagerechten Zellen
zu senkrechten Palisadenzellen.
Druckverhältnisse könnten dabei
eine induzierende Wirkung haben
Die L1-bürtige Epidermis könnte
eine Ursache für die Sekret –
begleitelementbestimmung sein.
Epithemhydathode mit tracheidalem Anschluß Bild ( 27 )
L1- bürtige Palisadenschicht der Epidermis Bild ( 28 )
46

4.2. Funktion und Vergleich der Sekretauflagerung
Nach vorangegangenen Untersuchungen kann gesagt werden, daß passive
Epithemhydathoden in der Blattentwicklung ein Sekret entlassen, das annehmbar zum
Schutz der jungen Blätter vor unangenehmen Umwelteinflüssen dient. Nach dem
Knospenplatzen werden die durch die Knospenschuppen bisher vor der Sonne
geschützten Blätter in den Frühling entlassen, wobei sie entlang der Knospenschuppen
im eingerollten Zustand aus der Knospe geschoben und so mit einer dünnen Schicht
schützenden Sekrets versehen werden. Bei der Blattentwicklung nach dem
Knospentreiben kommt es bei P. Androscoggin zu einer starken Sekretablagerung auf
der Blattoberflächenmitte Bild (32), die sich durch das Aufrollen des Blattes während
der Entfaltung erklären läßt. Anschließend entrollt sich das Blatt, wobei der Blattrand
über die Blattspreitenmitte gestreift wird und dabei Sekretschlieren hinterläßt. Bei P.
Marilandica und der P. Chimäre sind diese Ablagerungen andersartig und nur bei einer
genauen Beobachtung auszumachen. Hier können auf der Blattoberfläche vereinzelt
Wachskrümel beobachtet werden, die sich farblich und im Geruch von den
Sekretauflagerungen bei P. Androscoggin unterscheiden. An Hand der nachfolgenden
Bilder zur Veranschaulichung des Auflagerungsmechanismus (Bild: 29 – 31) kann die
enorme Bedeutung der Epidermis verdeutlicht werden. Die jungen, noch eingerollten
Blätter zeigen sich durch die deutlich hervorgehobene Blattnervatur und die versenkten
Intercostalfelder bei P. Marilandica stark geriffelt Bild (29). Es kann also davon
ausgegangen werden, daß die Blattnervatur in der Streckungsphase des Sprosses das
Sekret aus der Knospe schürft und dabei auf der Blattoberfläche verteilt. Bei P.
Androscoggin übernehmen diese Funktion des Ausschürfens des Sekretes aus den
Blattschuppen die Epidermishaare (Trichome). Da Trichome ausschließlich von der
Epidermis gebildet werden, ist durch eine Transplantation der Epidermis von P.
Marilandica über P. Androscoggin auch der Schürfmechanismus übertragen worden.
Die Druckverhältnisse innerhalb der P. Chimäre sind mit großer Wahrscheinlichkeit mit
denen von P. Androscoggin vergleichbar, da nur der oberirdische Teil und davon nur
die Epidermis durch die Chimärenbildung bestimmt ist und der Wurzeldruck
dementsprechend der reinen L2–Komponente entsprechen müßte. (siehe BATESON–
TEST) Die Druckregulierung bei Überdruck innerhalb des Blattes in der
Entfaltungsphase könnte auch eine Ursache für das Entweichen von Sekret am Blattrand
aus dem Blattinneren sein
47

4.2.1. Vergleich zur Funktion der Sekretauflagerung
Populus x canadensis ’ Marilandica ’ Bild ( 29 )
Chimäre
P. Pfropfchimäre Bild ( 30 )
Marilandica
Androscoggin
Populus maximowiczii x Populus trichocarpa ’ Androscoggin ’ Bild ( 31 )
48

4.2.2. Vergleich der Blattoberflächen
Das nachfolgende Bild zeigt von links nach rechts die Blattoberflächen von P.
Androscoggin, der P. Chimäre und P. Marilandica. Neben der formativen Wirkung der
L1-bürtigen Epidermis von P. Marilandica auf den Blattrand der P. Chimäre wird auch
die Sekret -verteilung auf der Blattoberfläche der Versuchsexemplare verdeutlicht. Das
Fehlen der Sekretschlieren auf der Blattoberfläche der P. Chimäre dürfte ein Indiz für
den veränderten Sekretauflagerungsmechanismus und die Andersartigkeit des Sekretes
sein. Deutlich ersichtlich sind auch der Glanz der Blattoberfläche und die gewölbten
Intercostalfelder der Blätter von der P. Chimäre.
P. Androscoggin P. Chimäre P. Marilandica Bild ( 32 )
49

4.3. Analyse und Vergleich der Blattsekrete
4.3.1 Sekretanalyse mittels Dünnschichtchromatographie
Für eine qualitative Bestimmung der wachsartigen Blattsekrete und ihren Komponenten
soll das Verfahren der Dünnschichtchromatographie angewendet werden, wobei nur das
Vorhandensein von verschiedenen Stoffgruppen in den Versuchsexemplaren untersucht
werden soll und dabei keine elementaren Aussagen gemacht werden. Wie die
vorangegangenen Untersuchungen vermuten lassen, bestehen Unterschiede zwischen
den Blattsekreten von P. Androscoggin und P. Marilandica. Durch eine
Heterohistontenbildung aus diesen beiden Formen können auch bestimmte
Sekretkomponenten neu konfiguriert worden sein. Bei einem Vergleich der Blattflächen
der zur Verfügung stehenden Exemplare konnte festgestellt werden, daß die
Wachsauflagerungen von P. Androscoggin schlierenförmig und von P. Marilandica und
P. Chimäre krümlig sind. Dieser Unterschied kann durch eine Farb-, Konsistenz– und
Geruchsanalyse unterstützt werden. Während das Blattsekret von P. Androscoggin stark
riecht und bernsteinfarbene Schlieren auf der Blattfläche hinterläßt, ist das Sekret von P.
Marilandica und P. Chimäre nahezu geruchlos, gelb und krümlig. Einen wesentlichen
Unterschied zeigt auch die quantitative Beurteilung der Sekretausscheidungen, wobei P.
Androscoggin in der Sekretproduktion weit höher eingestuft werden kann. Da diese
Merkmalsausprägungen genetisch verankert sind und durch das Entwicklungsstadium
der Pflanze aber auch durch Umweltbedingungen beeinflußt werden, kann von
fluktuierenden Merkmalen gesprochen werden. In den lebenden Pflanzen gibt es weder
einen konstanten Zustand im mengenmäßigen Gehalt noch ein stabiles Verhältnis von
Stoffkomponenten; beides unterliegt ständigen Auf-, Um– bzw. Abbauprozessen (siehe
auch Bild (16 u. 17)). Umweltbedingungen wie Temperatur, Tageslänge, Lichtintensität
und Pflanzenernährung können zusätzlich die Entwicklung der Pflanzen und der
Sekundärstoffbildungen beeinflussen. Um die Befunde miteinander vergleichen zu
können, sind die Pflanzen unter gleichen Bedingungen und im zeitgleichen
Entwicklungsstadium untersucht worden. Das Sekret wurde aus den noch geschlossenen
Knospen gedrückt und auf Dünnschichtplatten aufgetragen. Die anschließenden Schritte
zur Sekretanalyse wurden laut Arbeitsanleitung (Abs. 2.2.8. Seite 23 folg.)
durchgeführt. Einige Ergebnisse aus der Sichtbarmachung mittels UV-Belichtung sollen
nachfolgend aufgeführt werden. Allerdings sind die Fotoarbeiten unter UV-
Bedingungen recht kompliziert und die Abbildungen demzufolge nur zur Unterstützung
der Ergebnistabelle (Abs.5.2.1. Seite 60) zu verwenden.
50

DC–Plattenvergleich
Sichtbarmachen der Substanzflecken
UV-Lichtbestrahlung mit 365 nm für
fluoreszierende Substanzen. Die Substanzflecken
erscheinen als helleuchtende, farbige Flecken auf
der dunklen Platte Bild (33, 35). UV–Licht -
bestrahlung mit 254 nm für UV-Licht absorbierende
Substanzen. Auf der imprägnierten
Sorbtionsmittelschicht (Kieselgel 60 F 254)
erscheinen die Substanzen als dunkle Flecken auf
den hellgrün fluoreszierenden Grund Bild ( 34 ).
Der Laufmittelstart wurde wie folgt beschriftet:
(M für P. Marilandica, C für P. Chimäre und A für
P. Androscoggin) Die entwickelten DC-Platten
wurden in einer Dunkelkammer auf Dia-Film
fotografiert. Anschließend wurden die Dias
gescannt und zur Druckqualität optimiert.
UV-Licht 365 nm Bild ( 33 )
UV-Licht 254 nm Bild ( 34 ) UV-Licht 365 nm Bild ( 35 )
51

5. Ergebnisse und Auswertung
5.1. Zur Hypothese A
(Nachweis einer monektoperiklinalen Konstitution des chimärischen Sproßscheitels und
die sich daraus ergebenden physiologisch und mechanisch bedingten Konsequenzen)
Um einen genauen Aufschluß über den schichtweisen Aufbau der Tunika zu erhalten,
bildet den Anfang der Beweisführung die histologische Untersuchung des
Sproßscheitels von Apikal - und Seitenknospen der drei zur Verfügung stehenden
Exemplare Populus x canadensis ’Marilandica’, Populus maximowiczii x Populus
trichocarpa ’Androscoggin’ und dem daraus hervorgegangenen Pfropfheterohistonten
Populus x canadensis ’Marilandica’ über Populus maximowiczii x Populus trichocarpa
’Androscoggin’. Im Vergleich der diesbezüglichen Literatur (KALBE / PANKOW
1962) konnte übereinstimmend eine aus mindestens zwei Schichten bestehende Tunika
bei Populus nachgewiesen und somit die Voraussetzung zur Periklinalchimärenbildung
bestätigt werden. Die bislang anhaltende Stabilität der P. Pfropfchimäre begründet, daß
die Zellteilungsrichtung der äußeren Tunikaschicht L1 streng antiklin verläuft. Eine
perikline Zellteilung der L1 hätte eine Merkmalsverdrängung der L2 in tiefere
Schichten zur Folge, was eine Ausprägung von L1 Merkmalen in der
Blattmesophyllschicht einschließen würde. Anhand von Untersuchungen der Epidermis
sollte geprüft werden, ob die L1 Komponente der Periklinalchimäre der
Ausgangsvariante P. Marilandica entspricht. Die exemplarisch entnommenen
Epidermisabzüge zeigen, daß Aufbau und Struktur der Stomata und deren Begleitzellen
in der Epidermis von P. Marilandica und der Pfropfchimäre diesbezüglich identisch
sind, während P. Androscoggin Unterschiede in der Anzahl von Stomata auf der
Blattoberseite aufweist. Um nun die L2 genauer zu bestimmen, wurden
Blattquerschnitte der Versuchsobjekte miteinander verglichen. Innerhalb der einzelnen
Schichten bleiben die grundlegenden Merkmale der Ausgangsformen erhalten.
Deckungsgleich in den Mesophyllmerkmalen der Versuchsobjekte ist die
zweischichtige Palisadenstruktur. Die Interzellularräume der Schwammschicht sind bei
P. Androscoggin sehr viel stärker ausgeprägt als bei P. Marilandica und verursachen so
den Unterschied in der Färbung der Blattunterseite. Werden also die Färbung der
Blattunterseite und die Interzellularräume der Schwammschicht im Blattquerschnitt der
P. Pfropfchimäre mit den parallelen Merkmalen von P. Androscoggin verglichen, so
zeigen sich diesbezüglich eindeutige Übereinstimmungen. Da bisher noch keine
Schichtenmarkierung durch einen Chlorophylldefekt stattgefunden hat, können keine
52

genauen Aussagen über die Herkunft der subepidermalen Schicht am Blattrand gemacht
werden. In beispielhaften Versuchen wurden perikline Zellteilungen der Epidermis am
Blattrand nachgewiesen. Die formative Wirkung der Epidermis könnte auch eine
Einschränkung oder Wachstumshemmung der Mesophyllschicht am Blattrand bedeuten,
was ebenfalls zu periklinen Zellteilungen und somit zur Mesophyllbildung aus der
Epidermis führen kann und eine Verdrängung der L2 Merkmale in tiefergelegene
Schichten zur Folge hätte (POHLHEIM, (1983), TILNEY-BASSETT (1986)). Mit
Bestimmtheit kann jedoch gesagt werden, daß die am Blattrand befindlichen
Blattrandzacken maßgeblich in ihren Merkmalen durch die L1 Komponente (P.
Marilandica) bestimmt werden . Eine Gegenüberstellung der bisher beschriebenen
Merkmale zeigt, daß die Sproßscheitelkonstitution durch die Chimärenbildung neu
konfiguriert ist. Die L1 Komponente (P. Marilandica) bildet die Epidermis und die
Komponente (P. Androscoggin) die Mesophyllschichten. Das Untersuchungsergebnis in
Bezug auf die Schichtung im Sproßscheitel und die Schichtung im Blattquerschnitt
zeigt, daß eine Monektoperiklinalchimäre vorliegt. Nach Beobachtung des
Knospenschiebens der Versuchsexemplare konnte festgestellt werden, daß P.
Androscoggin etwa 14 Tage vor P. Marilandica die Knospen öffnet. Zwischenzeitlich
(etwa eine Woche nach P.Androscoggin) öffnet sich die Knospe der P.
Periklinalchimäre. Da die Dormanz durch den Abbau bestimmter im Sproßscheitel, also
im meristematischen Gewebe, und in den jungen Blättern gebildeter Hormone
gebrochen wird, kann auch von einer Neukombination der Hormonkonstellation durch
eine Chimärenbildung ausgegangen werden. Der Vergleich der Blattmorphogenese
führt zu der Ansicht, daß in der Primärphase der Entwicklung ein Konflikt zwischen den
beiden genetisch andersartigen Blattgeweben besteht, der im Laufe weiterer Entfaltung
durch den Kompromiß einer intermediären Blattform und einer zwanghaften Symbiose
zwischen dem Mesophyllgewebe von P.Androscoggin und dem Epidermisgewebe von
P. Marilandica gelöst wird. Durch den Vergleich von Blattmerkmalen und der
Morphogenese sollte auch die formative Wirkung der Epidermis auf das
Sproßwachstum untersucht werden. Die Kombination von Epidermis (P. Marilandica)
und Mesophyll (P.Androscoggin) in der vorliegenden P. Chimäre ergibt einen
gedrungenen Blattquerschnitt (Bild 8), in dem die Mesophyllmerkmale von P.
Androscoggin noch deutlich ersichtlich sind, aber der Blattrand maßgeblich durch die
Epidermis bestimmt wird. Nach einer Betrachtung der Habitusentwicklung auf dem
Versuchsfeld besteht Grund zur Annahme, daß in der juvenilen Phase bei der
53

Kronengestaltung in der Sproßstreckung eine Hemmung durch die fremdartige
Epidermis vorlag. Die Epidermis ist das flächenmäßig größte Organ der Pflanze und hat
daher einen enormen Einfluß auf die Habitusausprägung. Geht man also davon aus, daß
sich die Oberfläche eines Individuums mit zunehmendem Volumen unterproportional
vergrößert, so kann gesagt werden, daß der Eindämmungsfaktor durch die Epidermis
mit zunehmender Größe des Sprosses abnimmt. Unter bisherigen Bedingungen zeigt
sich bei einer Betrachtung der Pflanzen auf dem Versuchsfeld nach einer anfänglichen
Wuchsdepression der P. Chimäre im Streckungswachstum mit zunehmender Größe eine
Anpassung der Kronengestaltung an die innere Komponente P. Androscoggin. Bei den
fünf zur Verfügung stehenden Exemplaren je Versuchsobjekt lassen sich diesbezüglich
auf Grund der geringen Anzahl jedoch keine verallgemeinernden Aussagen auf die
erzeugten Klongruppen treffen. Die parallelen Versuchsbedingungen in Bezug auf
abiotische Umweltfaktoren wie Nährstofflieferung, Wasserhaushalt und Bodenstruktur
sowie Lichtverhältnisse und Temperaturbedingungen lassen aber eine Einordnung und
Auswertung der Versuchsobjekte in ein Kontrollsystem zur Beurteilung unter
Freilandbedingungen zu. Unter diesen Voraussetzungen soll nun der Hormonhaushalt in
den Knospen genauer beschrieben werden. Wie bereits oben angeführt, vergrößert sich
die spezifische Oberfläche eines Körpers bei Volumenabnahme relativ. Da die
Epidermis das Volumen eines Individuums umspannt und in einer Knospe die kleinste
oberirdische Form einer Pflanze vorliegt, kann hier von der größten epidermalen
Wirkung auf den Hormonhaushalt ausgegangen werden. Die eng gefalteten Teile einer
Pflanze auf ein minimales Volumen in einer Knospe reduziert, verstärken den Effekt der
Oberflächenvergrößerung enorm. Der massenspezifisch kleinste Gewebeanteil einer
Pflanze, die Epidermis, ist also in der Knospe volumenspezifisch am größten. Werden
von der Epidermis in der Knospe Hormone gebildet, wie zum Beispiel Abscisinsäure,
die für die Dormanz der Knospe mitverantwortlich ist (siehe Abs. 3.3.2. Seite 37 folg.),
dürfte hier neben der Wirkung auf den Embryo in einem Samen der epidermale
Einflußfaktor am größten sein. Da die Dormanz bei P. Marilandica ca. 14 Tage länger
als bei P. Androscoggin anhält, kann entweder von einer höheren Hormonkonzentration
oder von einem langsameren Hormonabbau bei P. Marilandica ausgegangen werden.
Bei der Heterohistontenbildung könnte durch die Transplantation der Epidermis von P.
Marilandica über die Mesophyllschichten von P. Androscoggin neben der rein
mechanischen Beeinflussung auch eine hormonelle Neukombination entstanden sein.
54

5.1.1. Ergebnistabelle zur Blattmorphologie und Anatomie
Merkmal P. Androscoggin
Färbung der
jungen Zweige
Färbung der
Knospen
Bild ( 5 ) oben
P. Heterohistont
Bild ( 5 ) mitte
P. Marilandica
Bild ( 5 ) unten
rötlich hellgrün hellgrün
rotbraun grün - braun grün - braun
Knospenform länglich rundlich rundlich
Blattform eiförmig eiförmig - rundlich rhombisch
Blattrand feingekerbt gezackt gezackt
Blattfläche glatt leicht gewellt
glänzend
Färbung der
Blattoberseite
Färbung der
Blattunterseite
grün mit bernstein –
farbenen Wachsschlieren
hellgrün mit bernstein –
farbenen Wachsschlieren
Epidermis (obere) stark behaart und
vereinzelt Stomata
grün mit gelben
Wachskrümeln
hellgrün mit gelben
Wachskrümeln
ohne Behaarung
Stomata häufig
glatt
grün mit gelben
Wachskrümeln
grün mit gelben
Wachskrümeln
ohne Behaarung
Stomata häufig
Geschlecht männlich bisher unbekannt weiblich
Palisadenschicht zweischichtig zweischichtig zweischichtig
Schwammschicht sehr locker locker dicht
Interzellularen sehr groß groß klein
55

5.1.2. Messung der Neutrieblängen im Seitenbereich
am 15.11.96
P. Andros. Pfropfchim. P.Mariland.
Zahl Trieblänge Trieblänge Trieblänge
in cm in cm in cm
1 46 47 91
2 48 72 89
3 42 60 83
4 62 56 90
5 48 50 86
6 41 61 77
7 50 63 63
8 50 74 60
9 58 68 67
10 43 60 64
11 56 57 87
12 60 76 70
13 50 66 56
14 65 54 59
15 53 57 89
16 69 59 84
17 64 50 86
18 66 56 66
19 52 54 84
20 58 73 64
Mitt. 54,05 60,65 75,75
Min. 41 47 56
Max 69 76 91
5.1.3. Messung der Neutrieblängen an Hauptsproß 1996
Option P. Andros. Chimäre P. Marilan.
Spitzentriebe
150 135 85
in cm 160 155 95
180 160 95
180 165 95
180 180 100
Mittel. 170 159 94
Min. 150 135 85
Max. 180 180 100
Seiten -
triebe
Mittel 54,5 60,65 75,75
56

5.2. Zur Hypothese B
(Nachweis zur Übertragung des Mechanismus zur Sekretauflagerung und der
Neugestaltung der Sekretelemente durch eine Transplantation der Epidermis)
Anschließend an die Hypothese (A) konnte durch die genaue Untersuchung zur
Funktion der Epidermis bei der Auflagerung des Blattsekretes nachgewiesen werden,
daß durch die Pfropfheterohistontenbildung von P. Marilandica über P. Androscoggin
eine Übertragung der Epidermis von P. Marilandica stattgefunden hat. Der Vergleich
der Funktionsmechanismen zur Auflagerung und Verteilung des Blattsekretes zeigt eine
eindeutige Übereinstimmung von P. Marilandica und P. Chimäre, in dem beide
Versuchsexemplare eine hervorgehobene Blattnervatur und somit eine geriffelte
Blattoberfläche für diesen Vorgang nutzen. Dem gegenüber nutzt P. Androscoggin zur
Auflagerung und Verteilung des Sekretes die von der Epidermis gebildeten Haare
(Trichome). Dieser eindeutige Unterschied ist ein weiterer Beweis dafür, daß die
epidermisbildende L1 durch die Chimärenbildung übertragen worden ist, wodurch sich
mechanisch bedingte Konsequenzen für die Pflanze ergeben. Neben den in der
Hypothese (A) untersuchten physiologischen Veränderungen in den Knospen durch eine
Transplantation der Epidermis in der P. Chimäre, soll nun auf die Neukombination der
Begleitelemente im Blattsekret eingegangen werden. Die Ausscheidung eines Sekretes
erfolgt bei den Versuchsobjekten einerseits durch die in den Knospenschuppen
befindlichen Zotten oder andererseits durch die am Blattrand befindlichen Zacken
beziehungsweise Zähnchen. In beiden Fällen können Schutzfunktionen mit der
Sekretion verbunden werden. In der diesbezüglichen Literatur werden die Organe zur
Sekretion als Hydathoden bezeichnet. Bei den Versuchsobjekten handelt es sich dabei
um passive Epithemhydathoden mit tracheidalem Anschluß. Hierbei wird durch den
Wurzeldruck der Xylemsaft durch die Interzellularen des Epithems gedrückt und
anschließend entlang der Palisaden der Epidermis aus den Hydathoden gepreßt. Da das
Sekret von der P. Chimäre und P. Marilandica äußerlich vergleichbar ist, sich aber von
P. Androscoggin maßgeblich unterscheidet, kann von einer epidermalen Wirkung auf
die Kombination der Begleitelemente im Sekret ausgegangen werden. Bisher wurde
noch keine Schichtenmarkierung der L1 und ihrer Derivate durch einen induzierten
Chlorophylldefekt vorgenommen, weshalb nicht nachgewiesen werden konnte, von
welcher Schicht das Epithem unter der Epidermis gebildet wird und welche Rolle es bei
der Kombination der Sekretelemente spielt. Gemäß den wissenschaftlichen
Erkenntnissen wird der Xylemsaft in den Derivaten der L2 gebildet, wobei BATESON
57

(siehe BATESONTEST) den Nachweis erbrachte, daß die Wurzel aus den inneren
Schichten, also im Versuchsobjekt L2 P. Androscoggin, gebildet wird. Demzufolge
besitzt nur der oberirdische Teil einer Monektoperklinalchimäre eine fremdartige
Epidermis, wodurch weitere Einflußfaktoren auf die Kombination des Xylemsaftes und
des daraus gebildeten Sekretes ausgeschlossen werden können. Da die inneren
Schichten (L2 - P. Androscoggin) den mengenmäßig größten Teil der Pflanze bilden,
entsprechen mit großer Wahrscheinlichkeit in dem erzeugten Heterohistonten auch die
Druckverhältnisse und die Xylemsaftbildung dieser Komponente. P. Androscoggin
gehört zu der Gruppe der sogenannten Wachs – oder Balsampappeln, was auf die
extrem starke Produktion von Sekret zurückgeführt werden kann. Wie bereits erwähnt
erfolgt die Beschichtung der Blattfläche unter Zuhilfenahme der Trichome, die
gleichzeitig eine enorme Vergrößerung der Blattoberfläche bewirken und ausschließlich
von der Epidermis gebildet werden. Die Heterohistontenbildung führte zu einer
Transplantation der Epidermis von P. Marilandica über P. Androscoggin und
verursachte dabei vermutlich eine Verringerung der Oberfläche durch das Fehlen der
Epidermishaare bei annähernd gleicher Sekretbildung. So könnten sich die
verschwenderisch erscheinenden Sekretansammlungen an den Knospenschuppen (Bild
30) erklären lassen. Das Sekret des P. Heterohistonten ist dabei im Geruch, in der Farbe
und in der Konsistenz vergleichbar mit dem Sekret der L1 Komponente P. Marilandica,
was nur durch eine epidermisbedingte Beeinflussung begründet werden kann. Die
Sekretanalyse mittels Dünnschichtchromatographie verdeutlicht außerdem im Bild-
(34/35) die qualitativ neukombinierte Zusammensetzung des ausgeschiedenen Stoffes,
wobei bestimmte Grundsubstanzen in den drei zur Verfügung stehenden
Versuchsexemplaren gleichermaßen nachgewiesen werden konnten und artspezifische
Begleitelemente aus beiden Ausgangsformen in dem daraus hervorgegangenen
Heterohistonten zu finden waren. Es kann also mit Bestimmtheit gesagt werden, daß bei
der Heterohistontenbildung durch eine Epidermistransplantation enorme Veränderungen
in Bezug auf physiologisch–, mechanisch bedingte Prozesse beim genetisch
determinierten Ablaufplan der synthetisch erzeugten P. Chimäre verursacht werden, die
zu einer Neukombination von Resistenz- und Toleranz-mechanismen führen. Ein
weiteres Indiz dafür ist vielleicht der im Herbst des Jahres 1998 beobachtete wesentlich
stärkere Befall der P. Chimäre, gegenüber den beiden Ausgangsformen P. Marilandica
und P. Androscoggin, von dem krankheitserregenden Pilz Melamospora populina, dem
Pappelrost.
58

5.2.1. Tabellarische Auswertung der DC - Sekretanalyse
Materialien :
fluoresziert )
Chemikalien :
- DC - Folie mit F 254 ( Fluoreszenzindikator , der bei 254 nm
- DC - Kammer
- Siedekapillaren zum Auftragen
- UV - Lampe zur Sichtbarmachung 254 u.365 nm
- Aceton
- Chloroform
1. Auftragen einer Kapillarspitze Wachs, das aus den Knospen herausgedrückt wurde
2. Fließmitteltest (Chloroform, Aceton)
Aceton - Trennung
Rf. P.Androscoggin P.Chimäre P.Marilandica Bemerkungen
Start-Front = 10,0 cm
von 0
bis 9
9,5
10,0
10,0
10,0
schwach
vorhanden
nicht
vorhanden
vorhanden vorhanden weißer Fluoreszenzstreifen bei
365 nm
vorhanden vorhanden gelbe Fluoreszenz bei
365 nm
vorhanden vorhanden vorhanden Fluoreszenzlöschung bei
254 nm
Chloroform-Trennung
Rf. P.Androscoggin P.Chimäre P.Marilandica Bemerkungen
Start-Front = 8,5 cm
2,0
8,5
5,0
8,5
7,0
8,5
nicht
vorhanden
nicht
vorhanden
vorhanden vorhanden nicht
vorhanden
vorhanden vorhanden nicht
vorhanden
vorhanden gelbliche Fluoreszenz bei
365 nm
gelblich braune Fluoreszenz bei
365 nm
weiße Fluoreszenz bei
365nm
59

6. Zusammenfassung und Diskussion
Nicht das Abwägen der Vor- und Nachteile einer Chimärenbildung, sondern die
Gewinnung von Erkenntnis durch wissenschaftlich geführte Nachweismethoden in
Bezug zur Heterohistontenbildung und die Nutzbarmachung einer solchen zur
Verbesserung über das Verständnis von Resistenz– und Toleranzmechanismen sowie
das Zusammenwirken von Lebewesen und Mitwelt, soll in diesem Kapitel als
Verbindung der Versuchsergebnisse miteinander beschrieben werden. Es soll außerdem
diskutiert werden, inwiefern sich die gewonnenen Ergebnisse mit den vorangegangenen
Beschreibungen untermauern lassen, und welche Schlußfolgerungen daraus abgeleitet
werden können. Im Vordergrund steht dabei die Vereinigung zweier Wesensformen mit
unterschiedlichen Merkmalseigenschaften zu einem Individuum, daß bisher auch unter
Freilandbedingungen aufrecht erhalten werden konnte. Eine Kombination von
Provenienzen und die daraus resultierenden Bedingungen an die entsprechende Umwelt
und gleichzeitig eine Vereinigung von grundsätzlich gegensätzlichen Geschlechtern in
einem Lebewesen bildet hierbei die Grundlage und eine Ansatzmöglichkeit für
wissenschaftliche Untersuchungen in Bezug auf Entwicklungsabläufe oder
Merkmalsausprägungen. Grenzüberschreitend wurden dazu richtungweisend zwei
Hypothesen aufgestellt, welche als Leitpfad den Untersuchungsablauf bestimmen und
eine zielgerichtete Analyse einleiten sollten. Da es sich bei den Versuchsexemplaren um
Pflanzen der gemeinsamen Gattung handelt, aber durch die in der Erdgeschichte
aufgeführten Veränderungen der Umwelt und die daraus resultierende Aufspaltung und
Auswanderung der daraus hervorgegangenen Gremien und deren Invasion in neu
entstandene Nischen eine neuzeitlich gesehen unterschiedliche Herkunft entstehen ließ,
war es interessant, die durch Kombination oder Gewebetransplantation entstandene
Chimäre (P. Marilandica über P. Androscoggin) diesbezüglich zu beobachten. Oft sind
es genetisch determinierte, physiologische Ablaufpläne, die eine Merkmalsausprägung
und demzufolge das Verhalten einer Pflanze unter klimatisch variierenden
Umweltbedingungen bestimmen. So sollte, neben den vorangegangenen
Untersuchungen von LÜCKE, E.M. (1985) und VOIGTSBERGER, J. (1993) auf
mechanisch bedingte Einflußfaktoren, eine genaue Beschreibung unter physiologischem
Aspekt die Richtung der Recherche neu bestimmen. In der Hypothese A heißt es
demzufolge: eine durch Transplantation genetisch veränderte Konstitution des
Sproßscheitels bewirkt physiologisch , mechanisch bedingte Konsequenzen. Um eine
veränderte Zusammensetzung des Apex als Voraussetzung für nachfolgende
60

Konsequenzen verantwortlich zu machen , wurde vorläufig die Beschaffenheit des
solchen an sich genauer untersucht. Im Kapitel 3.1.2. konnten die
Untersuchungsergebnisse von KALBE und PANKOW (1962) über eine aus mindestens
zwei Schichten bestehende Tunica (L1, L2) bei Populus bestätigt und demzufolge die
Grundlage zur synthetischen Erzeugung und Aufrechterhaltung von Periklinalchimären
in dieser Gattung nachgewiesen werden. Nach einer grundlegenden Untersuchung zur
Beschaffenheit des Sproßscheitels in Bezug auf die Anzahl der Tunicaschichten
allgemein, mußte nun auch die Herkunft der übereinander, separat existierenden
Plattenmeristeme der P. Chimäre auf ihre Zuordnung zu den Ausgangsvarianten genau
bestimmt werden. Die Verfahrensweise zur Analyse der Schichten des Apex der
Chimäre aus P. Marilandica und P. Androscoggin wird im Kapitel 3.2. genau
beschrieben. Untersuchungsergebnisse aus vorangegangenen Arbeiten von LÜCKE,
E.M. (1985) und VOIGTSBERGER, J.(1993) und empirisch gesammelte Erfahrungen
schließen auf eine monektoperiklinale Beschaffenheit des Scheitels des untersuchten
Pfropfheterohistonten , wobei nur die äußere Schicht (L1) der Tunica genetisch
andersartig ist und der Ausgangsvariante P. Marilandica zugeordnet werden kann . Nach
dem derzeitigen Stand der Erkenntnisse kann auf Grund der deckungsgleichen
Epidermen von P. Marilandica und der P. Chimäre, aber auch der vergleichbaren
Mesophyllmerkmale von P. Androscoggin und Pfropfheterohistont, die in Kapitel 2.2.1.
artikulierte Pfropfheterohistontenbildung nun auch etwas vereinfacht als eine
komplizierte Transplantation der Epidermis von P. Marilandica über das Mesophyll von
P. Androscoggin dargestellt werden. Mit bloßem Auge offensichtlich ist eine
Konsequenz aus dieser Gewebetransplantation, in dem vergleichsweise der zeitlich
verzögerte, um ca. eine Woche versetzte Austrieb der Knospen von der P. Chimäre
gegenüber der Ausgangsvariante und Innenkomponente P. Androscoggin im Frühjahr
zu erkennen ist. Vergleicht man beide Ausgangsformen miteinander, so ergibt sich je
nach Witterungs -verhältnissen eine Differenz im Austrieb der Knospen von ca. zwei
bis drei Wochen. Physikalische Grundgesetze besagen, daß bei abnehmendem Volumen
eine relative Oberflächenvergrößerung die Regel bestimmt. Das oberirdisch kleinste
Abbild und synchron minimierte Volumen einer Pflanze findet man in der Knospe. Die
Epidermis bildet die Oberfläche und zugleich den Umfang einer Pflanze und ist in der
Knospe demzufolge das relativ gesehen größte Organ. Sie hat einen enormen Einfluß
auf die dort herrschenden physiologisch, mechanisch bedingten Vorgänge und daher
auch auf das Austreiben der Knospen im Frühjahr. Einerseits kann das strumpfartig von
61

der Epidermis (P. Marilandica) überzogene Mesophyll eine Eindämmung im Wachstum
oder einen Gegendruck beim Strecken der Zellen der Innenkomponente (P.
Androscoggin) und insofern eine Verzögerung beim Austrieb der Knospen der P.
Chimäre im Vergleich zur Ausgangsvariante P. Androscoggin bedeuten. Andererseits
können durch die Transplantation einer fremdartigen Epidermis die Zusammensetzung
der Hormone in Bezug auf Konstellation und Konzentration neu konfiguriert und
physiologische Abläufe in der Chimäre speziell in den Knospen maßgeblich stimuliert
worden sein, was ebenfalls eine Ursache für den verschobenen Zeitpunkt zum Austrieb
der chimärischen Knospen sein kann. Daß Hormone und speziell Auxine sowie
Abscisinsäuren im Zusammenspiel mit Umwelt- bzw. Witterungsverhältnissen für die
Dormanz und deren Aufhebung verantwortlich sind, wird im Kapitel 3.3. ausführlich
dargestellt. Eine abnehmende Tendenz des Einflußfaktors Epidermis oder die
Angleichung des Habitus der Chimäre an die Innenkomponente könnte ein Indiz für die
unterproportionale Oberflächenvergrößerung, bezogen auf die Volumenzunahme in der
Pflanzenentfaltung, sein. Die Chimärenbildung eignet sich außerdem vortrefflich zur
Aufschlüsselung von Entwicklungsprozessen bei der Blattentfaltung und der Gestaltung
des oberirdischen Habitus, sowie deren Schutzmechanismen gegenüber
Krankheitserregern oder ungünstigen Umwelt -einflüssen. Explizit kann auf die
Funktion der Epidermis einer Pflanze genauer eingegangen und das Zusammenwirken
mit anschließenden Geweben besser analysiert werden, wenn zwei genetisch
andersartige Zellverbände mit bekanntem Charakter nebeneinander in einer Chimäre
existieren. So wird in der Hypothese B das Hauptaugenmerk auf die elementare
Zusammensetzung der Wachsausscheidung als Assimilationsprodukt gelenkt, in dem es
heißt : die fremdartige Epidermis ergibt eine Neukombination der Begleitelemente im
Blattsekret. Unter Zuhilfenahme der Analyse durch das Verfahren der
Dünnschichtchromatographie sollten die Blattsekrete der Versuchsexemplare
gegenübergestellt und miteinander verglichen werden, wobei keine Aussagen über die
einzeln vorhandenen Elemente gemacht wurden, sondern die Anwesenheit und die
Stellung der Ingredienzien zueinander genauer analysiert worden ist. Die
Richtungsänderung und Ausrichtung des Blickwinkels auf die Absonderung von
Assimilaten bei Gehölzen sowohl am Blattrand als auch an der Innenseite von
Blattschuppen und die daran anschließende Auflagerung auf die Blattoberfläche, schloß
die Untersuchung der Gewebetypen in diesem Bereich mit ein. Die diesbezügliche
Literaturarbeit führte zu einer Querverbindung an bereits untersuchten Organen mit
62

Sekretion z.B. bei Aesculus (JACOB, F; JÄGER , E.J; OHMANN, E. (1981). Ein
neuer Terminus sollte nun die Spezialisierungsrichtung der Untersuchungen bestimmen.
Hydathoden sind bevorzugt an Spitzen von Blättern oder Blattzähnchen aber auch an
der sproßzugewandten Seite von Knospenschuppen zu finden, heißt es unter anderem
im oben aufgeführten Kompendium der Botanik. Eingrenzend werden hier im Kapitel
4.6. zu Ausscheidungs– oder Sekretionsgeweben passive Epithemhydathoden mit
tracheidalem Anschluß erwähnt, welche empirisch mit den Untersuchungsergebnissen
vergleichbar sind. Diese pragmatische Gegenüberstellung verdeutlicht die Sekretion der
Versuchsexemplare maßgeblich, in dem es weiter heißt, daß der Wurzeldruck durch die
Tracheiden mittels Xylemsaft auf die Epithemhydathoden übertragen wird. Demzufolge
ist eine Beteiligung von mehreren Geweben bei der Bildung von Sekret als nur der
Epidermis auszugehen. Das Kapitel 4.1. der vorliegenden Arbeit beschreibt die
grundlegenden Elemente des funktionalen Systems Hydathode in seinen Einzelheiten,
und es legt den Grundstein zur ersten Konfrontation von einem Blattrand gegenüber der
sproßzugewandten Seite der Knospenschuppe oder der darin befindlichen Drüsenzotten.
Nach histologischer Bearbeitung dieser beiden Bereiche konnte festgestellt werden, daß
jeweils Leitgefäßendungen in diesen Organen für entsprechende Druckverhältnisse als
Voraussetzung für eine passive Sekretion durch Hydathoden verantwortlich gemacht
werden können. Ohne größere Abweichungen konnten die Funktion und Wirkungsweise
der Hydathoden an den zur Verfügung stehenden Exemplaren miteinander verglichen
werden. Die Strukturen im Aufbau der Ausscheidungsorgane sind annähernd identisch.
Erst das Sekret und der Mechanismus zur Auflagerung des solchen weisen auf
Unterschiede zwischen beiden Ausgangsvarianten hin. An Hand einer Sekretanalyse
unter Zuhilfenahme der Sinnesorgane konnte festgestellt werden, daß Unterschiede in
Farbe, Geruch und Konsistenz bestehen. Der Funktionsmechanismus zur Auflagerung
auf die Blattoberfläche basiert bei den Ausgangsvarianten auf unterschiedlicher
Grundlage. Während P. Marilandica den Schürfmechanismus ähnlich dem eines
Bohrers Bild 29 nutzt, bedient sich P. Androscoggin des Mechanismus eines Besens
oder Pinsels Bild 31 zum Auftrag von Sekret auf den Blattrücken. Von dort wird es bei
der Blattentwicklung durch Einwirken von Wärme dünnflüssig und verteilt sich auf die
gesamte Oberfläche. Rückstände durch ungleichmäßige Verteilung können bei der
Bestimmung der Pflanzen als Merkmal zuhilfe gezogen werden. Da der
Funktionsmechanismus zur Auflagerung und das Sekret von P. Chimäre und P.
Marilandica (Bild 29, 30 und 33, 34) vergleichbar sind, sich aber von P. Androscoggin
63

maßgeblich unterscheiden, kann von einer epidermalen Wirkung auf den
Auflagerungsmechanismus und die Kombination der Begleitelemente im Sekret
ausgegangen werden. Die Sekretanalyse an Hand der Dünnschichtchromatographie
verdeutlicht im Bild 34/35 die qualitativ neukombinierte Zusammensetzung des
ausgeschiedenen Stoffes, wobei bestimmte Grundsubstanzen in den drei zur Verfügung
stehenden Versuchsexemplaren gleichermaßen nachgewiesen werden konnten und
artspezifische Begleitelemente aus beiden Ausgangsformen in dem daraus
hervorgegangenen Heterohistonten zu finden waren. Es kann also mit Bestimmtheit
gesagt werden, daß bei der Heterohistontenbildung durch eine Epidermistransplantation
enorme Veränderungen in Bezug auf physiologisch und mechanisch bedingte Prozesse
beim genetisch determinierten Ablaufplan der synthetisch erzeugten P. Chimäre
verursacht werden, die zu einer Neukombination von Resistenz- und
Toleranzmechanismen führen. Die Hypothese B konnte demzufolge bestätigt und
wissenschaftlich untermauert werden. Ein weiteres Indiz für die Umgestaltung von
Resistenz und Toleranz durch eine Transplantation der Epidermis könnte der im Herbst
des Jahres 1998 erstmals beobachtete, wesentlich stärkere Befall der P. Chimäre von
dem krankheitserregenden Pilz Melamospora populina gegenüber den beiden
Ausgangsformen P. Marilandica und P. Androscoggin sein. Schlußfolgernd, aus der
Hypothese B in Bezug auf die Neugestaltung der Begleitelemente im Sekret, verstärkt
sich der Grund zur Annahme, daß die Hypothese A zwar nicht faktisch durch
Messungen belegt werden konnte, jedoch parallel zum Blattsekret auch der
Hormonspiegel durch induktive Wirkungen umgestaltet worden sein kann.
Partnerinduktive Wirkungen wie im Kapitel 1.4. dargestellt, entstehen durch
Bewegungsabläufe zwischen den Zellen, die durch ein Konzentrationsgefälle
hervorgerufen werden. Zell– oder Gewebetransplantationen können direkt auf
Konzentrationsverhältnisse innerhalb eines Zellverbandes wirken, wodurch
stofftransportierende Strömungen hervorgerufen werden. Derartig entstandene
Substanzmischungen wurden bereits durch induzierte Farbveränderungen an
benachbarten Zellen mit Chimärencharakter bei Euphorbia pulcherrima WILLD.
‘Eckes Rosa’ durch BERGANN, 1961 beobachtet. Auch bei Viola sororia WILLD, wo
bei einer genetisch veränderten, blauen Epidermiszelle eine schwache Farbwirkung
durch Anthocyansynthese in den normalerweise anthocyandefekten Nachbarzellen
induziert wurde (PLASCHIL, 1997). Es bleibt daher eine Wanderung von farblosen,
transportablen Elementen nicht ausgeschlossen, die einen direkten Einfluß auf
64

Stoffwechsel, Physiologie und die daran geknüpften Charaktereigenschaften haben
können. Die in der Hypothese B vermutete und durch die Chromatographie
nachgewiesene induktive Wirkung der Epidermis auf die Konfiguration des
chimärischen Sekretes, beruht jedoch auf einem Prinzip, das besser mit einer passiven
Partnerinduktion beurteilt werden kann, da der Sekretfluß durch die Epidermis mittels
Wurzeldruck vorangetrieben wird. So ist das Verständnis über die Vorgänge innerhalb
und zwischen den verschiedenen Geweben sicherlich noch einiges von der endgültigen
Entschlüsselung entfernt, aber durch einige konkrete Analysen und zielgerichtete,
literarisch gefestigte Denkansätze konnte dem Aufschluß etwas näher gerückt werden.
Die Beherrschung der Verfahren zur Herstellung von Heterohistonten bei geeigneten
Pflanzenarten trägt demzufolge zur Aufschlüsselung von Resistenz– und
Toleranzmechanismen bei, und ergibt neue Möglichkeiten zur Aufklärung über das
Zusammenwirken von Lebewesen und Mitwelt. Durch das Einbringen neuer
Merkmalskombinationen in den Sproßscheitel folgen Möglichkeiten der Verbindung
positiver Eigenschaften einer Pflanze, die durch Kreuzung nicht miteinander zu
verknüpfen wären. Pflanzliche Chimären eröffnen durch die Kombination verschiedener
Genotypen in einem Individuum neue Möglichkeiten zur Bearbeitung züchterischer
Maßstäbe und können somit von direkter wirtschaftlicher Bedeutung sein. Beispiele
dazu zeigt die vorliegende Variante in der Verzögerung des Blattaustriebes um ca. 7 -
10 Tage, die Neukombination von Blattform und Sekret, dem Triebabschluß und dem
Blattfall. Das Ergebnis zur Beherrschung des Verfahrens der Heterohistontenbildung ist
ein Teilschritt zur Reduzierung und Einsparung von chemischen Pflanzenschutzmitteln
und erleichtert infolgedessen den Anbau stark befallener Sorten. Jedoch nicht nur
positive Eigenschaften können übertragen werden. Die durch Selektion in der Evolution
als positiv empfundenen Mechanismen und Merkmale sind in einer Chimäre kombiniert
und können durch einen Eingriff in das biologische Schutzsystem durch eine
Epidermistransplantation auch umgewandelt und neu gestaltet werden, wodurch dem
Gewächs neue Herausforderungen gegenübergestellt werden. Besonderes Interesse
verdient das Versuchsobjekt P. Marilandica über P. Androscoggin beim Eintritt in die
generative Phase, da die Kombination der Homohistonten in dem erzeugten
Heterohistonten einen Aufschluß über die Wirkung der Epidermis bei der Blütenbildung
geben wird.
65

Literaturverzeichnis
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119
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WILLD. Biol.Zbl. 80: 403-412
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bei der Pigmentbildung an den Brakteen der Periklinal-chimäre Euphorbia
pulcherrima WILLD. ‘Eckes Rosa’. Ber. Dtsch. Bot. Ges. 73: 40-41
(6) BERGANN, F. (1962): Über den Nachweis zwischenzelliger Genwirkungen
(Partnerinduktion) bei der Pigmentbildung in der Periklinalchimäre Euphorbia
pulcherrima WILLD. 'Eckes Rosa'. Biol. Zbl. 81: 469-503
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Pelargonium: with notes on certain chimerical arrangements wich involves sterility.
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Deutscher Landwirtschaftsverlag , 6.Aufl.
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Ehrenwörtliche Erklärung
Hiermit erkläre ich ehrenwörtlich , daß ich die vorliegende Arbeit selbständig angefertigt
habe. Die aus fremden Quellen direkt oder indirekt übernommenen Gedanken sind als solche
kenntlich gemacht. Die Arbeit wurde bisher keiner anderen Prüfungsbehörde vorgelegt und
auch noch nicht veröffentlicht. Ich bin mir bewußt , daß eine unwahre Erklärung rechtliche
Folgen haben kann.
Berlin, den 27.09.1999
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