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BAYERISCHER KLIMAFORSCHUNGSVERBUND

U8 (zweite Phase) Die Schutzwirkung pflanzlicher Oberflächen gegen UV-Strahlung

Arbeitsfeld:

Die Transmissionsgrade enzymatisch isolierter Kutikularmembranen der Blätter von 27 untersuchten Pflanzenarten variierten im UV-B bei einer Wellenlänge von 300 nm über einen weiten Bereich zwischen 0,4 % (Ilex aquifolium) und 50 % (Prunus avium). Fruchtkutikeln sind zum Teil noch geringer durchlässig, wobei der Transmissionsgrad im Extremfall unter 0,03 % (Cydonia oblonga) liegt. Dadurch ist belegt, daß Kutikularmembranen einen erheblichen Beitrag zur Abschirmung von UV-B-Strahlung leisten können. Durch Transmissionsmessungen an abgezogenen Epidermen von vier Pflanzenarten wurde der jeweilige Anteil löslicher und matrixgebundener Pigmente an der Gesamt UV-B-Abschirmung bestimmt. Dabei zeigte sich artspezifisch eine variable konstitutive Grundabschirmung durch zellwand- bzw. kutingebundene Pigmente. Diese ist innerhalb einer Art konstant und wird, in Abhängigkeit von den Strahlungsverhältnissen an den Blattober- bzw. -unterseiten, im Freiland bzw. Gewächshaus, in unterschiedlichem Ausmaß adaptiv durch lösliche Pigmente ergänzt. Ein ausgedehnter Vergleich zwischen der Messung der UV-induzierten Chlorophyllfluoreszenz und Transmissionsmessungen an isolierten Epidermen zur Bestimmung der epidermalen Transmission im UV-Bereich zeigte eine sehr gute Übereinstimmung der mit den unterschiedlichen Verfahren gewonnenen Ergebnisse. Um die Methode der UV-induzierten Chlorophyllfluoreszenzmessung allgemein zur Bestimmung epidermaler UV-Trans-mission anwenden zu können, müssen noch einige Fragestellungen hinsichtlich der Auswahl eines geeigneten Referenzsystems und der Gültigkeit der Methode im Bereich sehr niedriger Transmissionswerte beantwortet werden. Schlußfolgerungen · Pflanzliche Epidermen sind mit effektiven Schirmpigmenten ausgestattet, die eine hohe Abschirmungsleistung gegen UV-B Strahlung besitzen · Die Durchlässigkeit von Kutikularmembranen im UV-B-Bereich kann durch Transmissionsmessungen bestimmt werden. Sie ist insbesondere bei Holzpflanzen sehr gering, wobei wahrscheinlich kovalent gebundene Hydroxyzimtsäurederivate überwiegend zur Abschirmung beitragen. · Bei krautigen Pflanzen wird die UV-B-Abschirmung zum größten Teil durch vakuoläre Flavonoide bewirkt. · Die UV-Transmission von Epidermen kann an intakten Blättern durch Chlorophyllfluoreszenzmessungen auf nichtinvasive Art bestimmt werden.

Forschungsbedarf:
- Wie stark variiert die epidermale Transmission von unter natürlichen Bedingungen gewachsen Pflanzen' - Inwieweit ist die UV-Abschirmung vom Entwicklungszustand der Pflanze abhängig' - Wo sind UV-Schirmpigmente lokalisiert und wie sind sie zusammengesetzt' - Gibt es eine systemische Induktion der UV-B-Abschirmung' Hat die UV-B-Abschirmung eine ihrer Größe entsprechende Verminderung von UV-B-induzierter Schädigung zur Folge'