Versuch 5: Entwicklungsphysiologie

Versuch V A,B; III A

Versuch V A: Zylindertest auf Auxin

In einem sog. „Biotest“ sollte die Wirkung eines künstlich zugeführten Hormons auf das Pflanzenwachstum getestet werden.

Auxin (b-Indolylessigsäure, IES) ist ein Streckungshormon, auf das besonders gut Keimscheiden (Koleoptilen) von Gräsern ansprechen.

Wir verwendeten etiolierte Haferkoleoptilen, die 2-3 mm unter der Spitze dekapitiert wurden. So wird das eigene Hormon entfernt und die Empfindlichkeit für zugegebenes gesteigert. In einem Abstand von exakt 10 mm wurden die Koleoptilen eingeritzt und durch Biegen vom eingeschlossenen Primärblatt abgezogen. Die Koleoptilenzylinder wurden sofort in eine feuchte Kammer gelegt, wobei darauf geachtet wurde, dass sie sich nicht teilweise mit Wasser vollsaugen konnten.

In drei Schalen wurden Zylinder gelegt und mit 12 ml von 10^-3 bzw. 10^-5 molarer Auxinlösung bzw. 12 ml demin. Wasser bedeckt. Auf einer Schüttelmaschine wurden diesen dann ca. 2 h inkubiert.

Die Wachstumszunahme wurde mittels Milimeterpapier ermittelt, jedoch nur auf 1 mm genau, da wir die Abschätzung ohne Binokular vornahmen.

Die in Wasser inkubierten Koleoptilen (20 Stück) waren jeweils ca. 1 mm länger geworden.

Koleoptilenzylinder (20 Stück) in 10^-3 M Auxinlösung:

Koleoptilenzylinder (22 Stück) in 10^-5 M Auxinlösung:

Statistische Auswertung (Formeln siehe Skript):

1.   Arithmetisches Mittel:

            x (H₂O) = 1

            x (10^-3) = 1,5

            x (10^-5) = 1,23

2.   Standardabweichung:

            s (H₂O) = 0

            s (10^-3) = 1,15

            s (10^-5) = 0,92

3. Mittlerer Fehler des arithmetischen Mittels:

            m (H₂O) = 0

            m (10^-3) = 0,26

            m (10^-5) = 0,20

4.   Signifikanztest:

a)         S_D (H₂O/10^-3) = 0,2565, Freiheitsgrade = 38

            t (H₂O/10^-3) = 1,95

            => Irrtumswahrscheinlichkeit: ca. 2,5%

b)        S_D (H₂O/10^-5) = 0,2065, Freiheitsgrade = 40

            t (H₂O/10^-5) = 1,11

            => Irrtumswahrscheinlichkeit: ca. 12,5%

c)         S_D (10^-5/10^-3) = 0,31983, Freiheitsgrade = 40

            t (10^-5/10^-3) = 0,84

            => Irrtumswahrscheinlichkeit: zw. 12,5% und 25%

Die Berechnung des arithmetischen Mittels zeigt, dass die Koleoptilenzylinder bei einer Inkubationszeit von ca. 2 h am besten auf die 10^-3 molare Auxinlösung ansprechen. Laut Skript resultiert dies jedoch aus der kurzen Einwirkungszeit; auf längere Sicht ist diese Hormondosis zu hoch und die 10^-5 molare Verdünnung wirkt optimal.

Der Längenzuwachs von ca. 1mm bei der Probe ohne Auxin deutet darauf hin, dass die Koleoptilen durch die Aufnahme von Wasser auch gequollen sind. So ist nicht die gesamte Längenzunahme auf die Wirkung des Auxin zurückzuführen. Statistisch gesehen ist die Wirkung dennoch signifikant mit einer Irrtumswahrscheinlichkeit von 2,5% (10^-3) bzw. 12,5% (10^-5).

Tendenziell liess sich zwar die optimale Hormonkonzentration bestimmen, doch war die Auswertung mit einigen Ungenauigkeiten behaftet. Problematisch war z.B. das exakte Abmessen auf dem Milimeterpapier sowohl beim Zuschneiden als auch bei der Bestimmung der Zunahme. Gebogene Zylinder erschwerten die Auswertung zusätzlich. Diese Streuungen spiegeln sich rechnerisch wider in der großen Standardabweichung.

Versuch V, B: Keimfähigkeitsprüfung mit der Tetrazoliummethode

Mit dieser Methode lässt sich schnell und einfach die Keimfähigkeit von Samen bestimmen.

In intakten Bereichen von Embryonen wird nach dem Quellen als Stoffwechselprodukt NADH produziert, das Tetrazolium hydriert und dadurch die lebenden Zellen anfärbt.

20 vorgequollene Maiskörner werden meridian halbiert und 1 h in eine Schale mit 1%iger Tetrazolium-chlorid-Lösung gelegt.

Anhand einer Eichtabelle wird auf positive bzw. negative Keimfähigkeit untersucht:

Positiv:

                                  5 x                               1 x

Negativ:

                              1 x                               1 x                               1 x

11 Hälten zeigten gar keine Färbung an. Von den gefärbten Körnern wiesen sechs positive und drei negative Keimfähigkeit auf. Daraus ergibt sich ein Anteil von keimfähigen Samen von 43%.

Dieser Test hat den Vorteil gegenüber der Aussaat- Methode, dass man innerhalb weniger Stunden ein Ergebnis erhält. Jedoch liegt die tatsächliche Keimfähigkeit meistens höher, da bei der Tetrazoliummethode Fehler unterlaufen können, wie z.B. falsches Anschneiden, mangelhaftes Anfärben oder auch die richtige Deutung von Grenzfällen.

Unser dennoch niedriges Ergebnis lässt darauf schliessen, dass der Mais lange oder eventuell auch unsachgemäß gelagert wurde.

Versuch V C: Keimungshemmung durch das Fruchtfleisch

Keimungshemmende Stoffe („Blastokoline“) verhindern bei fleischigen Früchten das Keimen des Samens innerhalb der Frucht. In einigen Fällen könnte es sich dabei eventuell um Abszisinsäure handeln.

In drei Petrischalen mit saugfähigem Papier wurden jeweils 15 Samen der Gartenkresse (Lepidum sativum) gelegt und mit 4 ml der in der Tabelle angegebenen Lösungen getränkt. In einer vierten Schale wurden die Samen auf einer Apfelscheibe aufgebracht. Nach 2 Tagen wurden die Samen im Kühlschrank konserviert um dem Schimmelwachstum vorzubeugen und nach drei Wochen auf Keimung untersucht:

Dass im Ansatz mit Wasser alle Samen gekeimt waren zeigt, dass die Samen keimfähig sind und Keimungshemmung auf anderen Einflüssen beruht.

Da auf der Apfelscheibe keine Keimung erfolgte, müssen darin hemmende Substanzen sein. Möglicherweise ist dafür die Abszisinsäure verantwortlich, die die Keimung supprimierte. Ob die Äpfelsäure auch hemmende Wirkung hat, läßt sich mit diesem Versuchsansatz nicht feststellen, da zuerst überprüft werden müsste, ob die Konzentration der verwendeten Äpfelsäurelösung der im Apfel entspricht.

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Versuch V C: Keimungshemmung durch das Fruchtfleisch

Keimungshemmende Stoffe („Blastokoline“) verhindern bei fleischigen Früchten das Keimen des Samens innerhalb der Frucht. In einigen Fällen könnte es sich dabei eventuell um Abszisinsäure handeln.

In drei Petrischalen mit saugfähigem Papier wurden jeweils 15 Samen der Gartenkresse (Lepidum sativum) gelegt und mit 4 ml der in der Tabelle angegebenen Lösungen getränkt. In einer vierten Schale wurden die Samen auf einer Apfelscheibe aufgebracht. Nach 2 Tagen wurden die Samen im Kühlschrank konserviert um dem Schimmelwachstum vorzubeugen und nach drei Wochen auf Keimung untersucht:

Dass im Ansatz mit Wasser alle Samen gekeimt waren zeigt, dass die Samen keimfähig sind und Keimungshemmung auf anderen Einflüssen beruht.

Da auf der Apfelscheibe keine Keimung erfolgte, müssen darin hemmende Substanzen sein. Möglicherweise ist dafür die Abszisinsäure verantwortlich, die die Keimung supprimierte. Ob die Äpfelsäure auch hemmende Wirkung hat, läßt sich mit diesem Versuchsansatz nicht feststellen, da zuerst überprüft werden müsste, ob die Konzentration der verwendeten Äpfelsäurelösung der im Apfel entspricht.

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Versuch 5: Entwicklungsphysiologie

A: Zylindertest auf Auxin

Durchführung

Von etiolierten Haferkoleoptilen wird die auxinhaltige Spitze entfernt. Die dekappierten Koleoptilen werden auf genau 10mm gekürzt und verschiedenen Auxinkonzentrationen ausgesetzt. Nach ca. 3 Stunden wird aus den Proben das durchschnittliche Streckungswachstum ermittelt.

Als externes Auxin wird IES (Indol Essigsäure) verwendet.

Ergebnis

Signifikanz:

Wasser/Auxin 10^-5

            S_D = 0,061

              t = 1,42

Wasser/Auxin 10^-3

                    S_D = 0,065

                      t = 1,49

Auxin 10^-3/Auxin 10^-5

            S_D = 0,075

             t = 0,133

Diskussion

B: Keimfähigkeitsprüfung mit der Tetrazolium-Methode

Durchführung

20 gequollene Maiskörner werden median halbiert und in 1%iger Tetrazolium-chlorid-Lösung 1 Stunde lang eingelegt. Keimfähige

Ergebnis

60 % der Maiskörner zeigten keine Färbung und waren demnach nicht vital. Von den gefärbten zeigten fast alle Körner eine vollständige Keimfähigkeit an.

Zeichnungen:

Keimfähiges Korn                Nicht Keimfähiges Korn                Nicht Keimfähiges Korn

Diskussion

Keimfähige Körner produzieren Stoffwechselprodukte, die den Farbstoff Triphenyltetrazoliumchlorid hydrieren können. Im oxidierten Zustand ist der Farbstoff farblos- im reduzierten aber rot. Dies lässt ein Erkennen von Körnern zu, die noch diese Stoffwechselprodukte produzieren. Anhand einer Tabelle kann man durch die gefärbten Regionen sehen, welche Keimlinge trotz partieller Färbung nicht mehr keimfähig sind.

Maiskörner stellen ihre Keimfähigkeit erst nach vielen Jahren ein, dann aber anscheinend sehr rasch.

Deshalb erhielten wir fast nur komplett intakte oder überhaupt nicht mehr keimfähige Körner. Zwischenstufen sind recht selten. Allerdings ist die Keimrate auch für das Alter der verwendeten Körner recht niedrig.

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