Abstract (deu)
Thlaspi caerulescens toleriert und hyperakkumuliert Schwermetalle wie Zink, Nickel, Blei und Cadmium. Es ist daher in der Lage, Habitate zu besiedeln, die soviel Schwermetalle enthalten, dass sie für "normale" Pflanzen toxisch sind. Die Schwermetalle werden im Spross angereichert, wobei die Metallgehalte nichtakkumulierender Pflanzen bis zu dreihundertfach überschritten werden und das achtfache der Metallkonzentration des Bodens erreicht wird. In der biologischen Forschung wird T. caerulescens daher als Modellsystem zur
Untersuchung von Schwermetallresistenz und ‐akkumulation eingesetzt.
Die in vitro – Kultur ist ein essentielles Werkzeug für die moderne
Pflanzenwissenschaft, da ganze Pflanzen, Organe und sogar isolierte Einzelzellen unter kontrollierten Bedingungen kultiviert und definierten Stresslevels ausgesetzt werden können. Dennoch wurde für T. caerulescens noch kein standardisiertes Kultivierungsprotokoll etabliert.
Im Rahmen dieser Masterarbeit wurde ein optimiertes in vitro
Kultivierungsprotokoll erstellt, in dem die folgenden Parameter modifiziert wurden: Oberflächensterilisation der Samen, Aufhebung der Keimhemmung sowie Optimierung des Nährmediums für Keimung und Subkultivierung. Die Bioverfügbarkeit von Zink, Blei, Nickel und Arsen im Medium wurde in unterschiedlichen Medientypen getestet, wobei verschieden Anionen als Gegenion verwendet wurden. Schwermetallkonzentrationen wurden mittels
Atomabsorptionsspektroskopie (AAS) und Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP‐MS) evaluiert, Arsen wurde mittels
Neutronenaktivierungsanalyse quantifiziert. Die Reaktion steriler Pflanzen auf
ZnEDTA und ZnSO4 wurde untersucht und mit Daten vom natürlichen Standort verglichen.
Das optimierte Protokoll beinhaltet ein Brechen der Keimruhe mit Hilfe von Gibberelinsäure, eine Oberflächensterilisation der Samen mit H2O2, Samenkeimung auf halbkonzentriertem Murashige & Skoog Medium (MS/2) und Subkultivierung auf vollkonzentriertem Medium nach Nitsch & Nitsch (1N) mit 1% Agar‐ und Saccharosegehalt bei einem pH‐Wert von 4,8 ohne Hormonanwendung.Die Wasserextrahierbarkeit der Schwermetalle aus den halbfesten Kulturmedium war hoch (≥50%) für alle Verbindungen und Konzentrationen von Zink, Nickel und
Arsen, sowie für 20mM Blei, jedoch niedrig (<50%) für 2 mM Blei. Die
Schwermetalle in Flüssigkultur mit Faltenfilter zeigten eine Verfügbarkeit <50%, mit Ausnahme von Nickel und 20mM Blei, sowie 20 mM Arsenat.
T. caerulescens tolerierte Zinkstress auf Agar, zeigte aber ein rasches Absterben in
Flüssigkultur. Wachstumsraten der Kontrolle und der ZnSO4‐Ansätze waren ähnlich, jedoch stark reduziert auf ZnEDTA‐Agar und Flüssigkultur. 10 mM ZnSO4 wurde in vitro in ähnlichen Mengen akkumuliert wie am natürlichen Standort. Der Zusatz von EDTA im Medium inhibierte die Zinkaufnahme, ähnlich wie die Situation in Erde.