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Natürliche Frostschutzmechanismen bei Obstgehölzen – von Supercooling bis Anti-Freeze Proteinen
Erwerbs-Obstbau ( IF 1.3 ) Pub Date : 2020-04-22 , DOI: 10.1007/s10341-020-00485-y
Laura Hillmann , Todd Einhorn , Michael Blanke

Aus Anlass des starken Spätfrostes am 20. April 2017 in Europa wurden im Rahmen einer Masterarbeit der Prozess des Erfrierens und die Mechanismen der Frosttoleranz von Obstgehölzen untersucht. Bakterien, Staub, Schmutz, kleine Sandkörner u. a. auf dem Blatt können als Eiskeimbildner fungieren. Die an diesen Eiskeimen gebildeten Eiskristalle können in die Pflanze bzw. Zelle eindringen und als intra-zelluläre Eiskristalle das Erfrieren verursachen.Kleine, unregelmäßige intra-zelluläre Eiskristalle sind für die Zelle vergleichsweise harmlos, solange sie schmelzen, bevor sie die Zellwand beschädigen. Schnelle Gefriergeschwindigkeit führt dabei zu einer hohen Anzahl kleiner, langsames Gefrieren zu einer geringen Anzahl großer Eiskristalle; schnelles Gefrieren hindert das Wasser daran, zu bevorzugten extra-zellulären Stellen zu diffundieren. Dies führt zur intra-zellulären Eiskristallbildung, wodurch die Pflanzenzellen mechanisch belastet und geschädigt werden können, so dass intra-zelluläre Eisbildung zum Erfrieren führt. Folgende natürliche Frosttoleranz-Mechanismen, die diese intrazellulare Eiskristallbildung z. T. verhindern können, wurden für (Obst‑)Gehölze ermittelt1) Reduzierung des Wassergehaltes in der Zelle einschl. der Reduzierung des „freien Wassers“ und Bindung von freiem Wasser an Dehydrine (Proteine) über Winter2.) Anreicherung von osmotisch wirksamen Substanzen wie Zucker (Glukose, Fruktose, Saccharose, Sorbitol), Mineralstoffen wie K und Mg und Aminosäuren wie z. B. Prolin;3.) Anti-Freeze Proteine (AFP) haften an den Oberflächen der Eiskristalle; ihre Struktur und Wachstum beeinflussen und verhindern ihr Eindringen in die Pflanzenzelle;4) ‘supercooling‘, d. h. einem Prozess, bei dem die Eiskeimbildung und die intrazelluläre Eiskristallbildung (Frostschäden) vermieden wird;5) Strukturelle Eiskristallbarriere – keine Verbindung zum (wasserführenden) Xylem6) Nachblüte bzw. zeitliche Verzögerung zwischen Blüten am ein- und zweijährigen HolzDie Entstehung der Eiskristalle an den Eiskeimen hängt ab von der Verfügbarkeit von Anti-Freeze Proteinen (AFP) und Eiskeim fördernden Proteinen, die an der Membran von Eiskeim fördernden Bakterien wie Pseudomonas syringae und Erwinia amylovora (Feuerbrand) Bakterien verankert sind. Ohne heterogene Eiskeime besitzt Wasser die Fähigkeit zum ‘supercooling‘. Im Temperaturbereich von 0 bis ca. −5 °C wird ‘supercooling‘ vorwiegend durch das Vorhandensein von Eiskeim fördernden Bakterien beschränkt; sie gelten daher als verantwortlich für die Eiskristallbildung und damit für die Gewebeschädigung.Voraussetzung für die effektive Wirkung dieser natürlichen pflanzenphysiologischen Schutzmechanismen im Winter ist ein vorhergehendes langsames Abhärten (Kälte-Akklimation) im Herbst. Besonderes Interesse gilt ihrem Erhalt bei steigenden Temperaturen im Frühling während der Enthärtung (De-Akklimation), wobei der Verlust an Frost- bzw. Kältetoleranz mit dem Aufbrechen der Knospenschuppen der sich entwickelnden Blüten einhergeht. Insgesamt verfügen die Pflanzen/-zellen über eine Reihe von Anpassungsmechanismen an Frosttemperaturen, die bisher zu wenig genutzt wurden.

中文翻译:

Obstgehölzen的NatürlicheFrostschutzmechanismenen – von Supercooling bis防冻蛋白

Aus Anlass des StartedSpätfrostesam 20.于2017年4月在拉罗门的欧罗巴世界峰会上,Erfrierens大师和Frosttoleranz vonObstgehölzen机制发生了变化。Bakterien,Staub,Schmutz和kleineSandkörneru。一种。auf dem Blattkönnenals Eiskeimbildner真菌。在Pflanze bzw中死于Eiskeimen gebildeten Eiskristallekönnen。Zelle eindringen和zelluläre内部的Eiskristalle das Erfrieren verursachen。Schnelle Gefriergeschwindigkeitführtdabei zu einer hohen Anzahl kleiner,langsames Gefrieren zu einer geringen AnzahlgroßerEiskristalle; schnelles Gefrieren hindert das Wasser daran,zu bevorzugtenExtra-zellulärenStellen zu diffundieren。死于祖国内部的文化,死于祖国内部的机械弹奏和艺术史,故死于祖国内部的文化。Frosgenole-NatürlicheFrosttoleranz-Mechanismen,死于囊内的Eiskristallbildung z。T. verhindernkönnen,wurdenfür(Obst‑)Gehölzeermittelt1)位于泽尔(Zelle einschl)的Reduzierung des Wassergehaltes。弗雷恩·瓦瑟斯和Bindung冯freiem瓦瑟一个Dehydrine(Proteine)黚Winter2。)  Anreicherung冯osmotisch wirksamen Substanzen魏祖克(Glukose,Fruktose,蔗糖,山梨糖醇),Mineralstoffen魏某ķUND镁UNDAminosäuren魏某ž。B. Prolin; 3。) 抗冻蛋白(AFP)的名称为Oberflächender Eiskristalle;在Pflanzenzelle中的Eindringen中的Struktur和Wachstum中风和湿气中; 4)  “过冷”,d。H。einem Prozess,beis dem die Eiskeimbildung和inzellululäreEiskristallbildung(Frostschäden)曾任职; 5)Strukturelle Eiskristallbarriere – Keine Verbindung zum(wasserführenden)Xylem6)Nachblütebzw。zeitlicheVerzögerungzwischenBlüten上午ein- UNDzweijährigenHolzDie Entstehung德Eiskristalle的巢穴EiskeimenhängtAB冯明镜供应量冯防冻Proteinen(AFP)UND EiskeimförderndenProteinen,死河畔MEMBRAN冯EiskeimförderndenBakterien魏某丁香假单胞菌UND梨火疫病菌(Feuerbrand)Bakterien verankert犯罪。Ohne异质基因Eiskeime被Wasser破坏为Fähigkeitzum'过冷'。Im Temperaturbereich von 0 bis ca. −5°C与'过冷'到vorwiegend durch das Vorhandensein von EiskeimförderndenBakterienbeschränkt;Sie Gelten daher als verantwortlichfürdie Eiskristallbildung和damitfürdieGewebeschädigung.Voraussetzungfür模具 Besonderes Interesse gilt ihrem Erhalt bei steigenden Temperaturen imFrühlingwährendderEnthärtung(De-Akklimation),Wobei der Verlust和Frost-bzw。奥地利中央情报局和德国联邦情报局
更新日期:2020-04-22
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