Abstract - ETH E

ÖJ33.
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ETH
.
Über die Bedingungen
der
Wurzelknöllchenbildung
bei Pisum sativum L.
Von der
Eidgenössischen
Technischen Hochschule in Zürich
zur
Erlangung
der Würde eines Doktors der Naturwissenschaften
genehmigte
Promotionsarbeit
vorgelegt
von
Theodor Diener
dipl. sc. nat.
von
Bubikon (Kt. Zürich)
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Referent: Herr Prof. Dr. E. Gäuraann
Korreferent: Herr Prof. Dr. A. Frey-Wyssling
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HERMANN BEYER & SÖHNE (BEYER &
MANN), LANGENSALZA
16S
Theodor Diener
Björkman führt demnach die Wirkung, die Licht, Stickstoff und
Phosphorsäure auf die Mykorrhizabildung ausüben, auf eine einzige Ursache
zurück,
nämlich den Gehalt der Wurzeln an löslichen Kohlehydraten. Aus
Versuchen geht hervor, daß die Wurzelknöllchenbildung in der
Hauptsache durch dieselben Faktoren (Licht, Stickstoff und Phosphorsäure)
bestimmt wird. Es zeigt sich aber, daß es unmöglich ist, die Wirkung
dieser Faktoren einheitlich auf den Kohlehydratgehalt der Wurzeln zurück¬
zuführen. Wenn nämlich die Stickstoffverbindungen lediglich derart auf die
Knöllchenbildung einwirken würden, daß durch deren Aufnahme in die Wurzeln
die Eiweiß-Synthese gefördert, der Kohlehydratvorrat also vermindert würde,
so sollten sich für die Knöllchenbildung sowohl mit zunehmenderStickstoffgabe,
als auch mit abnehmenderLichtintensität dieselben Verhältnisse ergeben. Dies
ist aber nicht der Fall. Mit zunehmendem Stickstoffgehalt der
Lösung vermindert sich die Knöllchen zahl gleichmäßig. Die Knöllchen große
bleibt dabei annähernd konstant. Mit abnehmender Lichtintensität
bleibt die Knöllchenzahl zunächst gleich oder wird sogar (relativ) größer
(Abb. 15). Die Knöllchen g r ö ß e hingegen nimmt proportional zur Licht¬
verminderung ab. Stickstoff und Licht wirken also völlig unterschiedlich auf
die Knöllchenbildungein, und es ist deshalb im Falle der Leguminosensymbiose
unmöglich, die Wirkung dieser beiden Faktoren auf eine einzige Ursache
zurückzuführen.
Der Einfluß der Phosphorsäure auf die Mykorrhiza bei Kiefer und Fichte
ist entgegengesetztzu ihrem Einfluß auf die Knöllchenbildungbei Leguminosen.
Während zu optimaler Mykorrhizabildung ein Phosphorsäuremangel im
Substrat notwendig ist, wird die Knöllchenbildung durch steigende
Phosphorsäuremengen gefördert. Es ist deshalb auch nicht möglich, die
Wirkung der Phosphorsäure auf die Knöllchenbildung damit zu begründen, daß
mit hohem Phosphorsäuregehaltdie Eiweiß-Synthese gefördert, der Kohlehydrat¬
vorrat also gesenkt würde.
Während demnach Wurzelknöllchenbildung bei Leguminosen und
Mykorrhizabildung bei Kiefer und Fichte wohl durch dieselben Umweltfaktoren
bestimmt werden, so ist doch die Einwirkung dieser Faktoren auf das ParasitWirtverhältnis bei den beiden Symbiosen grundsätzlich verschieden.
unseren
Zusammenfassung
1. Die Knöllchenbildung bei Pisum wird in erster Linie durch folgende
Umweltfaktoren bestimmt: a) die Intensität des einfallenden
Lichtes und b) die Nahrungsverhältnisse im Substrat
2. Bei einer Verminderung der Lichtintensität um 50% werden
ungefähr gleichviel Knöllchen gebildet wie bei voller Lichtintensität.
Die Knöllchen g r ö ß e nimmt proportional zur Lichtverminderung ab
(Versuch 22). Bei stark verminderter Lichtintensität (unter 20%) unter¬
bleibt die Knöllchenbildung.
Durch die Verminderungder Lichtintensität wird die Assimilations¬
tätigkeit der Blätter herabgesetzt. Die Wurzeln erhalten eine kleinere
Menge von Kohlehydraten. Dadurch wird die Gallreaktion der
Über die
Bedingungen der Wurzelknöllchenbildung
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Wirtpflanze, d. h. die Meristemtätigkeit der Knöllchen gehemmt;
die Knöllchen bleiben klein oder werden (bei stark verminderter Licht¬
intensität) nicht ausgebildet.
3. Bei konstanter Lichtintensität wird die
Knöllchenbildung in erster Linie
durch den Gehalt der Nährlösung an Stickstoff Verbindungen bestimmt.
Hoher Stickstoffgehalt hemmt, niedriger Stickstoffgehalt fördert die
Knöllchenbildung (Versuche 6, 16 und 17). Es gelang, eine Beziehung
herzustellen zwischen dem Stickstoffgehalt einer Nährlösung, ausgedrückt
in Prozenten des gesamten Salzgehaltes der Lösung, und der Knöllchenzahl (Abb. 1 und 3).
DerGehalt der Nähr lösung an Stickstoff Verbindungen
steuert die Infektion. Bei hohem Stickstoffgehalt vermögen die
Bakterien nicht in das Wirtsgewebe einzudringen.
4. Phosphorsäurefördert die Knöllchenbildung (Versuche 18 und 20).
Nur bei genügender Phosphorsäureversorgung der Wirtspflanze kann die
Gallreaktion einsetzen. Bei zu geringer Phosphorsäureversorgung bleibt
der Infekt latent.
5. Ein gewisser minimaler Kalzium- und Magnesiumgehalt der
Nährlösung ist für die Knöllchenbildungnotwendig (Versuche 19 und 21).
Die Kalzium- und Magnesiumionen verschieben die Nährstoff¬
aufnahme der Pflanze und wirken indirekt auf die Knöllchenbildung ein.
6. Kalium und Sulfation üben keinen meßbaren Einfluß auf die
Knöllchenbildung aus (Versuche 9, 11, 13 und 14).
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