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Leibniz Universität Hannover
Campus Herrenhausen
Fachgebiet Produktqualität Obstbau
Institut für Biologische Produktionssysteme
Bachelorarbeit
zur Erlangung des Bachelor-Grades
Entwicklung eines in vitro-Testsystems für den
Knospenaustrieb bei Kern- und Steinobst
Bernd Vollmer
Gartenbauwissenschaften
Fachsemester 7
Abgabedatum 10.02.2009
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Inhaltsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
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Abbildungsverzeichnis
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Zusammenfassung
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Einleitung
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Material und Methoden
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Versuche mit Apfelknospen
6
Versuche mit Aprikosenknospen
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Ergebnisse
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Versuche mit Apfelknospen
13
Versuche mit Aprikosenknospen
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Diskussion
20
Apfelversuche
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Einfluss des Schnitttermins
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Einfluss der Lagerdauer
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Bewertung der Methode
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Empfehlung für einen Austriebstest mit Apfelknospen
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Aprikosenversuche
23
Einfluss der ABA-Behandlung
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Bewertung der Methode
23
Empfehlung für einen Austriebstest mit Aprikosenknospen
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Schlussfolgerung
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Literatur
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Danksagung
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Anhang
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Tabellenverzeichnis
Tabelle 1 Versuchsübersicht
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Tabelle 2 Steigungen und y-Achsenabschnitte der Regressionsgeraden von Apfel
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Tabelle 3 Steigungen der Regressionsgeraden von Aprikose
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Abbildungsverzeichnis
Abb. 1 Versuchaufbau von Versuch 1.2 eine Woche nach Versuchsbeginn
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Abb. 2 Knospe 4 von 40 Knospen aus Versuch 2.1
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Abb. 3 Leuchtstoffröhren in der Phytokammer
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Abb. 4 Aprikosenplantage
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Abb. 5 Teilstücke von Aprikose 10 d nach Behandlung mit 10 ppm ABA
11
Abb. 6 Ganze Triebe von Aprikose 10 d nach Behandlung
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Abb. 7 Zeitlicher Verlauf des Austriebs einzelner Apfelknospen
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Abb. 8 Zeitlicher Verlauf des Austriebs von 10 gemittelten Apfelknospen
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Abb. 9 Dauer bis zum Knospenaufbruch vegetativer Apfelknospen
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Abb. 10 Dauer bis zum Erreichen von 20 % der maximal ausgetriebenen Blattfläche 16
Abb. 11 Austrieb vegetativer Apfelknospen 15 Tage nach Versuchsbeginn
16
Abb. 12 Austrieb vegetativer Apfelknospen 25 Tage nach Versuchsbeginn
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Abb. 13 Mittelwerte der BBCH Knospenstadien von einzelnen Aprikosenknospen
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Abb. 14 Mittelwerte der BBCH Knospenstadien von ganzen Aprikosentrieben
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Zusammenfassung
Der Austrieb von Knospen im Frühjahr wird durch verschiedene externe und endogene
Faktoren beeinflusst. Das Ziel dieser Arbeit war es ein in vitro-Testsystem für den
Knospenaustrieb bei Kern- und Steinobst zu entwickeln. Gegenstand der Untersuchung war,
ob der Austrieb von vegetativen Knospen an isolierten Einzelknospenexplantaten von Malus
domestica
Borkh cv. "Cox Orange" vom Schnitttermin und der Lagerdauer der geschnittenen
Triebe abhängig ist. Der Schnitttermin (08.01.2008 oder 21.02.2008) hatte keinen eindeutigen
Einfluss auf den Austrieb. Die Lagerung hatte einen Einfluss auf die Blattflächenentwicklung.
Knospen, die für 70 Tage gelagert wurden, entwickelten bei +24 +/- 2 °C in 15 und 25 Tagen
mehr Blattfläche als Knospen die nicht gelagert oder für 40 Tage gelagert wurden. Die
Austriebsgeschwindigkeit der Knospen wurde durch die Lagerung nicht beeinflusst. Auf der
Grundlage des an Apfel entwickelten Testsystems wurde untersucht, ob sich der
Knospenaustrieb von Prunus armeniaca L. cv. "Bergeron" durch eine einmalige
Abscisinsäure(ABA)-Applikation kurz vor Beginn des Austriebs verzögern lässt. Der Austrieb
wurde durch eine Behandlung mit 0, 10 oder 100 ppm ABA nicht beeinflusst, während eine
Behandlung mit 1000 ppm ABA den Beginn des Austriebs um 15 +/- 2 Tage verzögerte. Ein in
vitro
-Testsystem für die Untersuchung des Knospenaustriebs für Kern- und Steinobst ist
möglich, praxistauglich und mit einfachen Mitteln realisierbar.
Einleitung
Die kalte Jahreszeit in den temperaten Klimazonen bewirkt bei den Obstgehölzen eine
Ruhepause, die als Dormanz bezeichnet wird. Die Dormanz stellt einen Schutzmechanismus
dar, ohne den die Knospen durch die niedrigen Temperaturen im Winter Schaden nehmen
würden. Während der Dormanz akkumulieren die Knospen Kälte. Die akkumulierte Kälte wird
als Kältesumme bezeichnet. Die einfachste Methode, die Kältesumme zu bestimmen, ist die
Summe an Stunden mit einer mittleren Temperatur im Bereich von 0-7 °C zu berechnen. In
weiterentwickelten Modellen wird die unterschiedliche Wirksamkeit der Temperaturen im
Bereich 0-7°C berücksichtigt. Die Kältesumme wird in Kälteeinheiten (chill units) angegeben.
Je nach Sorte benötigen Apfelbäume zwischen 490 und 1320,5 Kältestunden (GHARIANI,
STEBBINS 1994). Aprikosenbäume haben einen Kältebedarf von 596-1266 Kältestunden
(RUIZ, CAMPOY, EGEA 2007). Unter- bzw. überschreiten die Temperaturen den Bereich von
0-7 °C pausiert die Kälteakkumulation bzw. erfolgt der Knospenaustrieb (SAMISH 1954).
Während eine Pause der Kälteakkumulation für die Knospen auf Grund der tiefen
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Temperaturen eher unproblematisch ist, stellt das vorzeitige Aufbrechen der Knospen ein sehr
großes Risiko dar. Aprikosen reagieren auf steigende Temperaturen unmittelbar mit
Knospenaustrieb (BROWN 1960). Sollte auf diese steigenden Temperaturen Spätfrost folgen,
kann es je nach Knospenstadium zu großen Schäden bis hin zu Ernteausfällen kommen. Wird
das Obst hingegen in subtropischen Regionen angebaut, ist das Angebot an Kältestunden
sehr gering. Es müssen somit Obstarten verwendet werden, die einen geringen Kältebedarf
aufweisen und für subtropische Regionen geeignet sind (HAUAGGE, CUMMINS 1991a). Eine
geringe Kälteakkumulation gilt auch für Anbaugebiete in den temperaten Zonen in Jahren mit
milden Wintern. Der Wunsch der Obstbauern ist es also den Knospenaustrieb in der Art zu
beeinflussen, dass sie ohne auf die Apfelsorte achten zu müssen, den Knospenaustrieb
beschleunigen oder verzögern können. Auf der einen Seite bedeutet dies, dass wenn der
Kältebedarf nicht gedeckt werden kann, möchte man den Knospenaustrieb ermöglichen bzw.
synchronisieren. Auf der anderen Seite, dass bei Gefahr von Spätfrösten der Austrieb
verzögert werden soll. Eine Möglichkeit Knospen zum Austrieb zu bewegen, ist die
Behandlung mit Stoffen, die die Dormanz brechen. Eine Variante wäre die Behandlung der
dormanten Knospen mit Knoblauchextrakt bei der Apfelsorte `Fuji Kiku` oder mit
hydrogenisierten Cyanamiden und Mineralöl bei `Royal Gala` und `Fuji Kiku` (BOTELHO,
MUELLER 2007). Eine Behandlung der Knospen mit dem Pflanzenbioregulator Thidiazuron
führt zum Aufbrechen der Lateralknospen während der Dormanz (WANG, STEFFENS,
FAUST 1985).
Eine Injektion von niedrigen Dosen Abscisinsäure (bis zu 100 µg) durch das enthauptete Ende
von Aprikosenstecklingen führte zu einer Verzögerung des Blüte- und Blattknospenaustriebs
nachdem die Endodormanz abgeschlossen war (Kaska, 1978). Eine Behandlung im BBCH
Stadium 57 hatte auf die Blüte keinen Einfluss. Um die Knospen jedoch vor Frost zu schützen,
werden heutzutage Frostschutzberegnungen durchgeführt, die jedoch Unmengen an Wasser
benötigen. Alternative Möglichkeiten wie das Ausbringen von Stoffen, die den
Knospenaustrieb verzögern, die Umwelt und den Menschen schonen, wären daher
wünschenswert. In dieser Bachelorarbeit soll der Knospenaustrieb genauer untersucht
werden.
Ziel dieser Arbeit war es ein in vitro-Testsystem für den Knospenaustrieb bei Kern- und
Steinobst zu entwickeln. Gegenstand der Untersuchung war, ob der Schnitttermin, die
Lagerung oder beide Faktoren einen Einfluss auf den Austrieb von Apfelknospen haben.
Meine erste Hypothese lautet: Unterschiedliche Lagerungsdauer hat einen Einfluss auf das
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Austriebsverhalten der Knospen.
Auf der Grundlage des in den Apfelversuchen entwickelten in vitro-Testsystems wurde
untersucht, ob sich der Knospenaustrieb von generativen Aprikosenknospen durch eine
einmalige Abscisinsäure-Applikation verzögern lässt. Abscisinsäure (ABA) ist ein
Phytohormon. Es wurde von Ohkuma (1963) entdeckt und Abscisin II genannt. Im gleichen
Jahr wurde aus Bergahorn eine Substanz isoliert, die Knospen im Ruhezustand hielt; Dormin.
Dormin entsprach Abscisin II, von nun an wurde von Abscisinsäure gesprochen.
Abscisinsäure kommt in ruhenden Knospen in großer Menge vor, daher lautet meine zweite
Hypothese: Eine einmalige Behandlung mit Abscisinsäure zu Versuchsbeginn verzögert den
Austrieb von Aprikosenknospen.
Material und Methoden
Versuche mit Apfelknospen
Als Versuchsmaterial diente Malus domestica Borkh cv. 'Cox Orange', veredelt auf die
Unterlage 'M9'. Die Apfelbäume wurden im Jahr 1988 gepflanzt und befanden sich auf der
Anbaufläche der Versuchsanstalt Ruthe bei Sarstedt (Niedersachsen).
Für die Untersuchung des Einflusses des Schnitttermins auf den Knospenaustrieb wurden an
zwei Terminen, die sechs Wochen auseinander lagen, Langtriebe geschnitten. Die
Berechnung der Schnitttermine erfolgte über die Kältesumme und Microsoft Excel, in dem für
jeden stündlichen Klimawert der Messstation Ruthe für das Jahr 2007 und 2008 zwischen 0
und +7 °C der Wert 1 zugeordnet und am Ende der Tabelle aufsummiert wurde (Tabelle 1).
Geschnitten wurden einjährige Langtriebe, welche bei 'Cox Orange' überwiegend vegetative
Knospen tragen. Die geschnittenen Triebe waren am basalen Ende mindestens 10 mm dick.
Die Triebe wurden an randomisierten Positionen am Baum geschnitten. Damit der Einfluss
der Lagerung auf den Knospenaustrieb untersucht werden konnte, wurden die Triebe
entweder direkt für einen Versuch eingesetzt (Versuche 1.1 und 2.1) oder bis zum
Versuchsbeginn bei +3 °C, in feuchte Papiertücher eingeschlagen und mit Frischhaltefolie
umwickelt, gelagert.
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