Forschungsprojekt
Aktivitätsprofile extraradikulärer Enzyme bei mykorrhizierten und nicht mykorrhizierten Baumwurzeln

Präparation von Feinwurzeln

Präparation von Feinwurzeln

Die Wurzeloberfläche ist ein physiologisch und biochemisch hochaktives System, das nicht nur die Nährstoff- und Wasseraufnahme, sondern auch den Umsatz von organischen Stoffen betreibt. Akteure dieser Aktivitäten sind Enzyme, die an die Zellwände der Wurzeloberfläche gebunden sind. Auch die Bodenpilze sind in vergleichbarer Weise aktiv und auf den Abbau und der Freisetzung von Nährstoffen aus mineralischen und komplexen organischen Stoffen ausgerichtet.

Es ist daher zu erwarten, dass die Verbindung von Wurzeln und Pilzen in Form der Mykorrhiza auch die Enzymaktivitäten an der Wurzeloberfläche beeinflusst und damit auch die vielfachen positiven Einflüsse der Mykorrhiza auf die Fitness von Pflanzen zu begründen ist.

Im Rahmen dieses Projektes werden die Aktivitätsprofile von sieben spezifischen Enzymen an den mykorrhizierten und nicht mykorrhizierten Feinwurzeln ausgewählter Baumarten des Projektes „Stadtgrün 2021“ untersucht.

Verfahren und Methoden

Die Untersuchung werden an den Baumarten Magnolia kobus, Fraxinus pennsylvanica, Parrotia persica, Tilia tomentosa, Quercus cerris, Ostrya carpinifolia und Carpinus betulus parallel zu den Mykorrhizauntersuchungen an Wurzelspitzen durchgeführt. Je Baumart werden im Frühjahr (April) und im Herbst (September/Oktober) aus einer Wurzelmischprobe 30 etwa 1 cm lange Wurzelstücke präpariert und die Aktivität spezifischer Enzyme (vgl. Tabelle 1) entsprechend dem Verfahren nach Jones et al. (2011) erfasst. Das Verfahren beruht auf der enzymatischen Umsetzung spezifischer Testsubstrate (vgl. Tabelle 1) zu Methylumbelliferon, bzw. Aminomethylcoumarin. Bei einem Anregungslicht von 359 nm emittieren diese Produkte ein Fluoreszenzlicht bei 455 nm. Die Intensität der Fluoreszenz korreliert mit der Enzymaktivität.

Forschungsprojekt "Stadtgrün 2021: Neue Bäume braucht das Land!"

Tabelle 1: Enzymset beim Enzymprofiling

EnzymFunktionTest-Substrat
XylosidaseAbbau von HemicelluloseMU-ß-D-Xylopyranosid
GlucuronidaseAbbau von HemicelluloseMU-ß-D-Glucuronisid
CellobiohydrolaseAbbau von CelluloseMU-ß-D-Cellobiosid
ß-GlucosidaseAbbau von CelluloseMU-ß-D-Glucopyranosid
N-AcetylglucosaminidaseAbbau von ChitinMU-N-acetyl-ß-D-Glucosamid
PhosphomonoesteraseMobilisierung von PhosphatMU-Phosphat
LeucinaminopeptidaseAbbau von Proteinen und PeptidenL-Leucin-7-AMC

Ergebnisse

Nach den bisherigen Befunden zeigen die Enzymaktivitäten einen jahrgangsspezifischen Verlauf, der jedoch mit den höchsten Werten im Frühjahr, den niedrigsten im Sommer und mittleren Werten im Herbst einem Zyklus folgt. Die Wurzeln ektotropher Baumarten wiesen bislang generell höhere Enzymaktivitäten auf.

Literatur

  • Denise D. Brooks, Pierre-Emmanuel Courty, Jean Garbaye, Pauline F. Grierson and Karin Pritsch 2011. Enzyme Activities of Root Tips and in situ Profiles of Soils and Rhizospheres. In: Methods of Soil Enzymology. Richard P. Dick, editor. SSSA Book Series, no. 9., p. 275-3

Projektdaten

  • Projektbearbeitung: Dr. Ullrich GILGE; Josef V. HERRMANN
  • Laufzeit: 2011 bis 2015