Über das Verhalten der löslichen Nukleinsäurebausteine in nicht abgehärteten Keimlingen von Weizensorten unterschiedlicher Winterfestigkeit

Flora, Abt. A, Bd. 159, S. 167-190 (1968)

Aus dem Institut fiir Botanik der Piidagogischen Hochschule Potsdam und dem Institut fur Kulturpflanzenforschung Gatersleben, Abt. Okologische Pflanzenphysiologie in Potsdam

Uber das Verhalten der loslichen N ukleinsaurebausteine in nicht abgeharteten Keimlingen von Weizensorten unterschiedlicher Winterfestigkeit Von ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL Mit 9 Abbildungen (Eingegangen am 20. Februar 1968)

I. Einleitung Die Fahigkeiten der Pflanzen, ungtinstige Klimabedingungen mit moglichst geringen Schaden zu tiberstehen, sind von hervorragender Bedeutung fUr die Landwirtschaft, da die durch Auswinterung bedingten Verluste betrachtlich sind (VON ROSENSTIEL 1950). Die Ztichtung sieht daher schon seit langem eine ihrer wichtigsten Aufgaben in der Schaffung von Kultursorten mit ausreichender Widerstandsfahigkeit gegen Frostschadigung. Seit einiger Zeit werden bei der Erforschung der Grundlagen der Resistenzerscheinungen immer starker pflanzenphysiologische Untersuchungen herangezogen. In der Resistenzliteratur finden sich viele Angaben tiber Unterschiede in bestimmten Eigenschaften des Protoplasmas zwischen kalteempfindlichen und kalteresistenten Pflanzen; auch wurden haufig Veranderungen in der Aktivitat einiger Fermente und im Gehalt an Komponenten des Stoffwechsels durch Temperaturabhartung festgestellt (Zusammenfassungen u. a. bei LEVITT 1956, 1958, BIERL 1962, PARKER 1963, KENEFICK 1964 und TUMANOV 1967). Das Schrifttum tiber die Physiologie der Resistenzerscheinungen ist sehr umfangreich, doch sind auf diesem Gebiet die Ergebnisse oft widersprtichlich. Ftir das Verstandnis der Resistenzerscheinungen mtissen unsere Kenntnisse tiber ihre inneren Ursachen vor allem durch Experimente mit physiologischer oder biochemischer Fragestellung erweitert werden. In unseren Laboratorien etgab sich, da.13 unter dem Einflu.13 niederer Temperaturen besonders der Gehalt an freien Nukleotiden Veranderungen erfahren kann (MULLERSTOLL und GRXSER 1959, RAMMELT 1967 a). Mehrfach wird in der Literatur angenommen, da.13 die Nukleinsauren einen spezifischen Einflu.13 auf Wachstums- und Entwicklungsvorgange austiben(RADuLESCU und SCHELL 1959, SECHET 1962, GRASER 1965); ihnen wird ferner Bedeutung fUr die Resistenzeigenschaften der Pflanzen 12 Flora, Aht. A, Bd. 159.

168

ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL

zugeschrieben (SIMINOVITCH 1963, SALCHEVA et al. 1966, VLASJUK et al. 1966, vgl. auch RAMMELT 1967 a). Da auch der Unterschied zwischen kalteempfindlichen und kalteresistenten Pflanzen durch deren ATP-Vorrat bestimmt werden solI (LEWIS 1956), war es von Interesse, in Keimlingen von unterschiedlich winterfesten Weizensorten den Stoffspiegel der lOs lichen Purin- und Pyrimidinderivate, also von Bausteinen der Nukleinsauren, zu bestimmen. Es wurde dabei geprlift, ob zwischen ihrer Konzentration und dem Grad der sorteneigenen Winterfestigkeit bzw. Frostresistenz unserer Objekte ohne besondere Kalteabhartung ein Zusammenhang zu erkennen ist.

II. Methoden Als Versuchsobjekte dienten Karyopsen einiger Sommer- und Winters orten des Weizens, Triticum aestivum L., die in flieBendem Leitungswasser angequollen wurden. Anfangs haben wir im AnschluB daran die Korner mit verdiinntem Bromwasser oder Fesiamonlosung desinfiziert, was sich jedoeh als unnotig erwies, weil durch den Wasserstrom die moglicherweise vorhandenen Pilzsporen abgeschwemmt wurden. Die gequollenen Karyopsen wurden mehrmals in Aqua bidest. gespiilt und in Petrischalen auf feuchtem Filterpapier bei 22 DC im Dunkeln zur Keimung gebracht. Die Koleoptilenliinge der Keimlinge betrug nach 2 Tagen 5-10 mm. Dieses Entwicklungsstadium erwies sich fiir die Experimente als besonders giinstig, da die untersuchten Verbindungen in relativ hohen Konzentrationen vorkommen; nur in bestimmten Fiillen wurden auch jiingere Keimlinge untersucht. Zur Herstellung der Extrakte wurden Koleoptilen und Keimwurzeln abgetrennt, iiuBerlieh abgetrocknet und nach Feststellung des Frisehgewichtes mit Quarzsand zerrieben. Saure Losungsmittel sind zur Extraktion von freien Purin- und Pyrimidinverbindungen aus pflanzlichen Geweben wenig geeignet, da sie eine Hydrolyse der energiereichen Polyphosphate verursachen, vor aHem bei liingerer Extraktionsdauer. SCHWINCK (1956) empfiehlt deshalb die Verwendung von Athanol, das gleichzeitig katabolische Fermente weitgehend inaktiviert. In Athanol gehen nicht nur die NukIeotide, sondern auch die meisten freien Purin- und Pyramidinbasen und deren Riboside (Nukleoside) in Losung (GRASER 1960, INGLE 1963). Die Gewebehomogenate wurden mit 4 ml83%igem Athanol je 1 g Frischgewicht von Koleoptilen und Wurzeln extrahiert (3 Stunden bei 2 DC). Nach Filtration (Bakterienfilter 1 G5) und Auftragen von 0,3 ml Koleoptilen- oder 0,5 ml Wurzelextrakt auf Schleicher & Schiill-Papier (2043 b mgl, 4 X 60 em) wurden die Streifen bei 21 DC mit Isobuttersiiure-Eisessig- Wasser (19: 0,4: 11) absteigend entwickelt (GRASER 1960, MUNTZ 1966). GroBere Extraktmengen verschleehterten den Trenneffekt und fiihrten zur Schwanzbildung der Flecken. Auf den Papierchromatogrammen wurde die Lage der Substanzen mit dem Photoprintverfahren ermittelt, wobei insgesamt 12 Flecken auftraten. Ihre Identifizierung erfolgte zuniichst durch Vergleich der Rr Werte mit den Werten authentischer Verbindungen sowie durch deren Co-Chromatographie mit Extrakt. Bei dem stiirksten Chromatogrammfleck (Rf O,69) handelte es sich urn ein Flavonoid (vgl. RAMMELT 1967 b und BERGMANN et al. 1967), wiihrend die iibrigen eindeutig Purin- und Pyrimidinverbindungen enthielten. Sieben dieser Flecken wurden in der Regel durch reine Substanzen verursacht (lediglich Zytidin trennte sieh nicht immer von den anderen Ribosiden ab); mit unseren Methoden lieBen sich in diesen Zonen auBer den identifizierten Verbindungen keine weiteren Komponenten naehweisen. Die restlichen vier Flecken aHerdings enthielten Gemische von Purin- und Pyrimidinderivaten, die sich mit Isobuttersiiurelaufmittel nicht trennen lassen (vgl. Tabelle 3). Es handelte

fiber das Verhalten der liislichen Nukleinsaurebausteine usw.

169

El ATP E2 ADP E5 AMP E 10 AR En A UTP, UDP Abb. 1. Re-Chromatographie der Eluate einiger Flecken der Primar-Ohromatogramme (El> E 2, E5, E 1." En) mit Isobuttersaure - 0,5 n Ammoniak (10: 6, pH 3,6); 17 Stunden aufsteigend; als authentische Substanzen wurden jeweils 20 I-lg aufgetragen. sich iiberwiegend urn gleichartige Verbindungen von Guanin, Hypoxanthin und Urazil. Zur Auftrennung dieser Stoffgemische und zum Nachweis der Einzelkomponenten wahlten wir neben Hochspannungselektrophorese, chemischen Farbreaktionen am Papier und in einigen Fallen Aufnahme der UV-Absorptionsspektr~n, vorwiegend die Methode der Re-Ohromatographie der im Vakuum bei 35 °0 eingeengten Eluate von Ohromatogrammflecken bzw. deren Salzsaurehydrolysate in dafiir geeigneten Laufmitteln. Aus dem Eluat des Extraktfleckes mit dem niedrigsten Rr Wert (0,12) lie Ben sich mit Isobuttersaure - 0,5 n Ammoniak (10: 6, pH 3,6; MAGASANIK et al. 1950) re-chromatographisch UTP (Rf 0,26), UDP (Rf 0,31) und ATP (Rf 0,42) voneinander trennen (Abb. 1). Der Nachweis von ATP neben den Uridinphosphaten gelang auch nach einstiindiger Behandlung des Eluates mit heiBer Salzsaure. Bei diesem Hydrolyseverfahren (MARKHAM 1955) wurde ATP bis zum Adenin, die entsprechenden Uridinderivate hingegen nur bis zum UMP abgebaut. Mit iso-Propanolkonz. Salzsaure - Wasser (170: 44: 36 ; WYATT 1951) wurden im hydrolisierten Eluat des gleichen Extraktfleckes UMP (Rt 0,73) und Adenin (Rt 0,36) gefunden. Ein weiterer Extraktfleck auf den Isobuttersaurechromatogrammen (Rf 0,28) konnte nach Vergleich mit einigen authentischen Nukleotiden UMP, GMP und IMP gemeinsam enthalten. Durch Re-Ohromatographie mit dem Laufmittel nach WYATT (1951) wurde UMP (Rt O,73) von GMP und/oder IMP (Rf O,43) aus diesem Eluat abgetrennt. Der Nachweis der beiden Purinderivat-Monophosphate war erst naeh Hydrolyse des betreffenden Eluates und ansehlieBender Re-Ohromatographie des Hydrolysates im gleiehen Laufmittel erfolgreieh; neben UMP zeigten sich zwei weitere Flecken, deren Positionen mit authentisehem Guanin (Rf 0,34) und Hypoxanthin (Rf 0,43) iibereinstimmten. Dieses Resultat deutete auf gleiehzeitiges Vorkommen von UMP, GMP und IMP hin. Die Riboside, die in hohen Konzentrationen vorlagen und sieh auf den Extraktehromatogrammen iiberlagerten (RrBereieh 12*

170

ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL

HxR UR, GR, HxR E UR OR GR Abb.2. Re-Chromatographie des Eluates der Ribosidflecken (E) in iso-Propanol - 2 n Salzsaure (65: 35). 25 Stunden aufsteigend auf Papier Schleicher & Schiill 2043 b mgl, 15,Ltg authentische Riboside: Uridin (UR), Zytidin (OR), Guanosin (G R) und Inosin (HxR). 0,47-0,52) bildeten daher zwei eng benachbarte, nicht immer deutlich getrennte Flecken (Guanosin, Uridin, Zytidin) und wurden deshalb gemeinsam eluiert. Aus dem Eluat identifizierten wir nach Re-Ohromatographie in iso-Propanol-2 n Salzsaure (65: 35; WYATT 1951). Uri din (Rt O,71), Zytidin (Rt 0,49) sowie Guanosin und/oder Inosin (Rt 0,40); die Rr Werte stimmten mit den bei WYATT zitierten iiberein (Abb. 2). Die gleiche Reihenfolge dieser Substanzen ergab sich in Methanol - konz. Salzsaure - Wasser (7: 2: 1; KIRBY 1955) ebenfalls. Re-Ohromatographie der Riboside fiihrte auch in Wasser, welches mit Ammoniak auf pH 10,0 gebracht wurde, nicht zur Trennung von Guanosin und Inosin. Die Identifizierung der beiden Nukleoside war erst iiber den Umweg der IHydrolyse analog des GMP- und IMP-Nachweises erfolgreich. Eluate des Extraktfleckes mit dem RrWert 0,57 wurden in n-Butanol - Wasser (86: 14; MARKHAM und SMITH 1949) entwickelt und ergaben danach drei Flecken, die auf den Re-Ohromatogrammen in den gleichen Zonen wie authentisches Guanin (Rt 0,20), Hypoxanthin (Rt 0,38) und Urazil (Rt 0,49) lagen. Das bereits als Laufmittel erwahnte alkalisch gemachte Wasser trennte diese drei Basen in der gleichen Reihenfolge. Die bisherigen Identifizierungsergebnisse wurden noch mittels Hochspannungselektrophorese einiger Fleckeneluate bzw. -hydrolysate in sauren und alkalis chen Pufferiosungen auf Schleicher & Schiill-Papier iiberpriift (DIMROTH et al. 1952, JAENICKE und VOLLBRECHTSHAUSEN

09

171

~

as 01 0,6 0,' 0,1t

0,5 0,1 0,1

Abb.3. Leerwertdiagramm. Funktionelle Beziehungen zwischen Wellenliinge, Fliiche des eluierten Chromatogrammabschnittes (FleckengroJ3e) und Extinktion des Papierleerwertes fiir das Laufmittel Isobuttersiiure-Eisessig-Wasser (19: 0,4: 11). Das Papier wurde 20 Stun den mit Aqua bidest. eluiert. 1952, MARKHAM 1955); auch einige spezifische Farbreaktionen, welche Purin- und Pyrimidinderivate in bestimmten Konzentrationen mit entsprechenden Reagenzien auf den Chromatogrammen sichtbar machen, wurden herangezogen. Die dabei erzielten Resultate bestiitigten die Befunde des chromatographischen und rechromatographischen Nachweises. Beziiglich der Einzelheiten der Methodik und Identifizierung vgl. BERGMANN et al. (1967) und RAM MELT (1967 b). Zur quantitativen Bestimmung wurden die substanzhaltigen Areale der Chromatogramme ausgeschnitten und 24 Stunden in 5 ml Aqua bidest. eluiert; die Extinktionsmessung am Spektral-

172

ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL

photometer erfolgte bei 260 nm und 1 cm Schichtdicke (E 260). Die Extinktionswerte wurden durch Subtraktion der Papierleerwerte, die je nach Fleckengroile verschieden hoch ausfielen, korrigiert. Die Korrektur, die bei der Ermittlung der Absorptionsdaten unerlalllich ist, erfolgte mittels eines dreidimensionalen Diagrammes, welches das wechselseitige Verhaltnis zwischen Leerwert, Wellenlange und Fleckengroile veranschaulicht (Abb. 3). Zur statistischen Sichemng der quantitativen Meilergebnisse dienten der t-Test und die x2-Tafel (PATAU 1942, 1943). Zur Priifung der Resistenz der Keimlinge benutzten wir einen Tiefkiihlschrank, in dem durch einen Ventilator eine Luftschichtung verhindert wurde. Vor Beginn der Frostbelastung wurde die gewiinschte Gefriertemperatur eingestellt; danach kam das Pflanzenmaterial, meist 150-200 Keimlinge jeder Sorte, ohne allmahliche Abkiihlung unmittelbar in den Kiihlschrank und wurde 19 Stun den lang eingefroren. Nach stufenweisem Auftauen (je 1 Stunde 0,2,5,7 und 15°C) kamen die Keimlinge in eine Klimakammer bei 24°C unter Dauerbelichtung (1000 Lux). 24 Stun den spater werteten wir die Gefrierversuche aus; als Kriterium fiir den Grad der Resistenz diente die Anzahl der iiberlebenden Keimpflanzen, denn nach einer Temperaturbelastung ist die Uberlebensrate ein bewahrtes Mail fiir die Frostschadigung und damit fiir die Resistenz (KRETSCHlIlER 1964). Nahreres zur Methode siehe bei BERGMANN et al. (1967).

III. Ergebnisse

1. Nachgewiesene Purin- und Pyrimidinderivate Mit den angegebenen Verfahren war es moglich, in den Extrakten aus Koleoptilen und Wurzeln von Weizenkeimlingen eine Reihe von Nukleotiden, Ribosiden und freien Basen, insgesamt 19 Verbindungen, zu identifizieren: UTP, ATP, UDP, ADP, GMP, IMP, UMP, CMP, AMP; Guanosin, Inosin, Uridin, Zytidin, Adenosin; Guanin, Hypoxanthin, Urazil, Zytosin, Adenin (vgl. BERGMANN et al.1967 Tabelle 1, RAMMELT und BERGMANN 1967). Der Nachweis von Thyminverbindungen oder der in Weizenkeimling en nach Hydrolyse von DNS gefundenen Pyrimidinbase Methylzytosin (MARKHAM 1955, S. 268) gelang in athanolischen Extrakten nicht. Da es mit Isobuttersaurelaufmitteln nicht moglich ist, aIle vorhandenen Substanzen voneinander zu trennen, wurden bei der quantitativen Auswertung der Papierchromatogramme die Chromatogrammflecken in vier Stoffgruppen zusammengefaBt (Nukleosid-Tri- und -Diphosphate, Nukleosid-Monophosphate, Riboside und freie Basen). Dazu wurden die Extinktionswerte der zu einer dieser Stoffgruppen gehOrenden Verbindung addiert. Die Adenin- und Urazilderivate herrschten bei allen Weizensorten und in beiden untersuchten Keimlingsorganen gegenuber den anderen Substanzen mengenmaBig vor. Auf gleiches Frischgewicht bezogen, war der Gehalt an allen isolierten Verbindungen in den Koleoptilen groBer als in den Keimwurzeln. 2. Winterfestigkeit der Sorten Unter Winterfestigkeit wird eine Reihe von Einzeleigenschaften der Pflanzen verstanden, die zusammengenommen normalerweise eine schadlose Uberwinterung gewahrleisten (vgl. FUCHS und VON ROSENSTIEL 1958, WIENHUES 1959). Neben einer

Dber das Verhalten der liislichen Nukleinsiiurebausteine usw.

173

Reihe physiologischer und morphologischer Merkmale, z. B. verzogerter Mobilisierung von Reservestoffen, guter Abhartungsfahigkeit, langsamer Enthartung, ausgepragtem Wintertyp der Sorten, tiefe Lage der Bestockungsknoten bei Getreide, hoher ReiBfestigkeit der Wurzeln und ausreichender Resistenz gegen Schneeschimmel u. a., ist es vor allem die plasmatische Frostresistenz, die ftir eine gute Winterfestigkeit entscheidend ist. Unter Frostresistenz solI hier im Sinne von LEVITT (1958) die Widerstandsfahigkeit der Keimlinge gegen negative Temperaturgrade verstanden werden, die mit Eisbildung verbunden sind. Der resistente Zustand entwickelt sich bei vorhandenen Anlagen erst durch einen Abhartungsvorgang unter dem EinfluB des Schadfaktors selbst; die maximale Frostharte wird zumindest erst nach gentigend langer Einwirkung niederer Temperaturen erreicht (VON ROSENSTIEL 1950, FUCHS und VON ROSENSTIEL 1958). Das Frostresistenzverhalten der Pflanzen wird danach vom Erwerb einer bestimmten Widerstandsfahigkeit gegen Frost wahrend einer Abhartungsperiode bei Temperaturen um den Gefrierpunkt bzw. vom Verlust dieser Eigenschaft bei Enthartung in der Warme bestimmt. Als Grundlage flir die Einstufung der benutzten Sorten nach steigender Winterfestigkeit dienten Angaben VON SCHMALZ (1961), die auf mehrjahrigen Vberwinterungsversuchen im Freiland beruhen. Eine solche Methode zur Bestimmung der Winterharte bietet zwar den Vorteil, daB der Frost unter nattirlichen Bedingungen auf die Pflanzen einwirkt, doch konnen die Ergebnisse in verschiedenen Jahren je nach dem Witterungszustand verschieden ausfallen. Solche Winterharteprtifungen werden auch durch den Resistenzgrad einer Sorte beeinfluBt. Da die Frostresistenz durch Abhartung hervorgerufen oder erhoht wird, ist die mittlere Winterfestigkeit zugleich ein Ausdruck ftir die Abhartungsfahigkeit einer Sorte. Diese Fahigkeit hangt jedoch jeweils vom Genotyp der betreffenden Sorte ab und kann mit STOCKER (1947, 1956) als genotypische, d. h. die den Pflanzen potentiell innewohnende Resistenz bezeichnet werden. "Es gibt modifikative Dtirreeffekte und Reaktionen, die grundsatzlich bei jedem Plasma und bei jeder Konstitution zu beobachten sind, und es gibt innerhalb dieses allgemeinen Rahmens Besonderheiten der Resistenz, die auf artspezifische, im Genotyp verankerte Eigenarten von Individuen oder Sippen zurtickgehen. 1m ersten FaIle sprechen wir von phanotypischer, im zweiten von genotypischer Resistenz" (STOCKER 1956, S. 697). Was von STOCKER tiber Dtirreresistenz gesagt wird, trifft auch flir die Frostresistenz zu. Ftir den in den einzelnen Jahren unter nattirlichen Umweltbedingungen erreichten Grad der tatsachlichen Frostharte sind die von Fall zu Fall verschiedenen Temperaturverhaltnisse und teilweise auch andere auf die Pflanzen im Freiland einwirkende Faktoren maBgeblich. Die phanotypische Reaktionsmoglichkeit der pflanzlichen Objekte, die durch Abhartung in einem bestimmten Bereich verandert werden kann, wird durch die genotypische Veranlagung begrenzt; hierin liegt nach STOCKER (1956, S. 722) der Unterschied zwischen empfindlichen und resistenten Arten bzw. Sorten.

174

ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL

SCHMALZ (1961) priifte in den Jahren 1957-1961 eine Reihe bekannter Weizensorten auf ihre Winterfestigkeit und stellte danach eine Rangfolge der Sorten auf. Bei den in Tabelle 1 wiedergegebenen Werten fUr die Uberlebensrate handelt es sich urn Sortenmittelwerte aus verschiedenen Jahren und Versuchsvarianten (unbehandelte Kontrollpflanzen, mehrfach geknickte oder zuriickgeschnittene Jungpflanzen)_ Die Uberlebensraten der Kontrollen waren urn 5-15 % htiher als das jeweilige Sortenmittel. Vor aHem das Zurtickschneiden junger Weizenpflanzen war mit einer deutlichen Steigerung der durchschnittlichen Kalteempfindlichkeit verbunden. Auf diese Weise wurde eine bessere Differenzierung bei den empfindlichen, winterharten und extrem winterharten Sorten erreicht. Der Verfasser bemerkt zu den Schwankungen der Uberlebensrate, daB der Winter 1958/59 sehr milde war, so daB die AuBentemperaturen we it iiber dem Schadigungsbereich winterharter Weizen lagen. Dadurch iiberwinterten aHe Sorten mit mittlerer und hoher Winterfestigkeit Tabelle 1

Rangfolge der Winterfestigkeit einiger Weizensorten nach Ergebnissen von Uberwinterungsversuchen im Freiland aus den Jahren 1957-1961. Nach SCHMALZ (1961) verandert; + = von uns verwendete Sorten; einige seit 1962 neue Sortennamen stehen in Klammern.

Weizensorten SW = Sommerweizen WW = Winterweizen

Grad der Uberle bens- Zahl der VersuchsWinterfestigkeit rate in % jahre

+SW SW +SW SW

,Koga' ,Reward' ,Peko' (,Remo') ,Strubes roter Schlanstedter'

gering gering gering gering

0,1 3 11

4 4 2

+WW WW WW WW WW WW +WW

,Sadowka' ,Ackermanns Bayernkiinig' ,Carstens Dickkopf V' ,Rimpaus friiher Bastard' ,Hadmerslebener Heine II' ,Langs Weihenstephaner Tassilo' ,Hadmerslebener Heine IV' (, Trumpf')

mittel mittel mittel mittel mittel mittel mittel

15 18 46 46 48 35 37

4 2 2 2 2 4 4

+WW ,Derenburger Silber' WW ,NO Sadomir'

mittel bis gut

54 56

2 2

+WW ,Rimpaus Bastard II' (,Basta') +WW ,Hadmerslebener VIII' (,Fanal') +WW ,Qualitas'

gut gut gut

44 47

4 4

+WW ,Hochland' WW ,Ridit' +WW ,Dankowska Selekcyjna'

gut bis sehr gut

63 63 68

2 2 4

+WW ,Turkey' +WW ,Minhardi'

sehr gut sehr gut

75 79

2 4

Uber das Verhalten der liislichen Nukleinsaurebausteine usw.

175

gut (ab ,Carstens Dickkopf V' mit 83 %, ab ,Hadmerslebener Heine IV' sogar mit mehr als 94 %), wohingegen die Anzahl der tiberlebenden Pflanzen der gleichen Sorten nach strengen Wintern wesentlich geringer war. Dadurch erkHiren sich die mit der Rangfolge der Winterfestigkeit nicht tibereinstimmenden Mittelwerte der Uberlebensrate von Sorten, die nur zwei Winter hindurch tiberprtift wurden (Tabelle 1). Ftir die eigenen Versuche wurden die in der Tabelle 1 bezeichneten Sommer- und Winters orten benutzt, die aus verschiedenen geographischen Gebieten und Klimazonen Deutschlands und des Auslandes bezogen wurden. Ftir die Sorten ,Koga' und ,Qualitas' sind bei SCHMALZ keine Angaben tiber die Winterfestigkeit zu finden; ihre Einordnung in die Tabelle 1 erfolgte auf Grund der Sortenbeschreibungen. Das geprtifte Sortiment umfa13t aIle bei Weizen vorkommenden Stufen der Winterfestigkeit. Das Saatgut entstammte der Ernte 1962, nur bei ,Koga' 1961; es war durchweg von sehr hoher Sortenreinheit und besa13 eine gute KeimHihigkeit. 1m folgenden Text benutzen wir bei einigen Sorten die nach 1962 neu eingefUhrten Namen, die in der Tabelle 1 in Klammern stehen. 3. Substanzgehalte der Keimlinge bei gleicher Entwicklungsdauer Als Grundlagen fUr den Vergleich der Sorten untereinander wurde zunachst ein gleiches Alter der Keimlinge gewahlt. Dazu wurden Karyopsen aller Sorten genau 48 Stunden angekeimt. Danach erfolgte die Extraktion und quantitative Bestimmung der Purin- und Pyrimidinverbindung. Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 zusammengefa13t. In Koleoptilextrakten zeigen die Extinktionswerte fUr die Tri- und Diphosphate bei den meisten Sommer- und Winters orten keine Unterschiede; nur bei den Wintersorten ,Sadowka', ,Basta' und ,Turkey' sind die Werte signifikant hOher als bei den Sommerweizen. Fast aIle Wintersorten besitzen hOhere Gehalte an Nukleosidmonophosphaten, wahrend in fUnf Wintersorten die Konzentration der Riboside gleich der der Sommersorten ist. Die tibrigen fUnf Sorten tibertreffen aber die Gehalte von ,Koga' und ,Remo' betrachtlich. Schlie13lich sind bis auf einige Ausnahmen zwischen den meisten Winter- und den beiden Sommerweizen beztiglich ihres Basengehaltes in Koleoptilen keine nennenswerten Unterschiede vorhanden. In den Wurzeln liegt bei allen Wintersorten, au13er bei ,Trumpf' und ,Qualitas', der Nukleotidspiegel tiber dem Niveau der Sommersorten; auch besitzen fast aIle Winterweizen einen hOheren Ribosidgehalt. Trotzdem stimmen innerhalb der Rangfolge die Differenzen im Substanzgehalt nicht mit dem Anstieg der Winter harte tiberein. In den Wurzeln von fUnf Winterweizen ist die Konzentration der freien Basen hOher als bei den Sommersorten; bei den tibrigen Sorten bestehen keine Unterschiede. Bei gleicher Entwicklungsdauer der Keimlinge der verschiedenen Sorten waren zwischen dem stufenweisen Anstieg der Winterfestigkeit in der Rangfolge und den Gehalten an Nukleotiden, Nukleosiden oder Basen keine deutlichen Beziehungen nachweisbar; die winterfesten Sorten besa13en nicht durchweg die hOchsten Gehalte.

176 Tabelle 2

ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL Konzentration einiger Purin- und Pyrimidinverbindungen in Koleoptilen (K) und Wurzeln (W) von Weizensorten mit unterschiedlicher Winterfestigkeit bei gleicher Entwicklungsdauer der Keimlinge. 48 Stunden bei 22°C; mittlere Extinktionswerte aus 3 Wiederholungen zu je 6 Einzelmessungen.

Weizensorten

Konzentration der Stoffgruppen angegeben durch die Extinktionswerte bei 260 nm Basen Tri- und DiMonophosphate Riboside phosphate K K W K W K W W

SW ,Koga' SW ,Remo' WW ,Sadowka' WW,Trumpf' WW ,Derenburger Silber' WW,Basta' WW,Fanal' WW ,Qualitas' WW,Hochland' WW ,Dankowska Selekcyjna' WW,Turkey' WW ,Minhardi'

0,122 0,115 0,144 0,127 0,126 0,184 0,130 0,129 0,123 0,130 0,137 0,130

0,118 0,092 0,147 0,121 0,135 0,145 0,124 0,123 0,141 0,131 0,139 0,142

0,190 0,185 0,195 0,199 0,201 0,243 0,200 0,238 0,199 0,199 0,202 0,213

0,208 0,203 0,240 0,189 0,225 0,249 0,218 0,200 0,251 0,236 0,222 0,240

0,238 0,220 0,204 0,294 0,242 0,236 0,300 0,269 0,219 0,295 0,239 0,302

0,218 0,228 0,247 0,227 0,261 0,242 0,256 0,244 0,272 0,316 0,247 0,277

0,269 0,260 0,256 0,311 0,272 0,275 0,271 0,277 0,244 0,262 0,273 0,288

0,278 0,293 0,322 0,301 0,316 0,293 0,312 0,268 0,390 0,395 0,307 0,332

Ftir die Mehrzahl der Verbindungen konnten aber in den Keimlingen der Wintersorten Konzentrationen gefunden werden, die tiber denen der Sommersorten lagen. Wurden aber diejenigen Sorten, deren Winterfestigkeit etwa gleich gro./3 ist, zu Gruppenl) vereinigt und die Extinktionen der vier Stoffgruppen dieser Sorten zu einem Mittelwert zusammengefa./3t, so war teilweise eine positive Korrelation zwischen Winterfestigkeit und den Gehalten an untersuchten Verbindungen nachweis bar (Abb. 4 und 5). In den Keimwurzeln ergibt sich dabei am ehesten fUr die gesamten Nukleotide ein Anstieg der Konzentrationen parallel mit der Winterharte der Sorten. Der Ribosidgehalt erhiiht sich von den Sommer- bis zu den Winters orten mit guter bis sehr guter Winterharte (4. Gruppe), fallt aber bei den extrem winterharten Weizen wieder abo Die Anderungen im Nukleotid- und Ribosidspiegel verhalten sich in den Koleoptilen gleich. Zwar nehmen diese Substanzen bis zur 3. Winterhartegruppe, also mit Zunahme der tJberwinterungsfahigkeit, an Menge zu, doch dann erfolgt keine weitere Anreicherung mehr. Betrachtet man den Basengehalt, so ist weder in Koleoptilen 1) Es wurden folgende fiinf Gruppen der Winterfestigkeit (WF) unterschieden: 1. ,Koga' und ,Remo' mit geringer WF, 2. ,Sadowka', , Trumpf' und ,Derenburger Silber' mit mittlerer WF, 3. ,Basta', , Fanal' und ,Qualitas' mit guter WF, 4. ,Hochland' und ,Dankowska Selekcyjna' mit guter bis sehr guter WF, 5. ,Turkey' und ,Minhardi' mit sehr guter WF.

Uber das Verhalten der loslichen Nukleinsiiurebausteine usw.

024

Tri - u. Diphosphate

177

Monophosphate

Q23

014

Q'22

0.13

Q'21

0;12

020

Q11 0.10 01~ 1

1

~ 1

~ 1

11m I

234

W 5

I

~I

1

11m 1 2

Wli 3

Wli 4

WI 5

Abb.4. Konzentration der Nukleotide in Keimlingen von Weizensorten, die nach GroBe der Winterfestigkeit zu Gruppen geordnet wurden. 1-0 auf der Abszisse = Nummern dieser Resistenzgruppen (vgl. Anmerkung S. 176); schraffierte Siiulen = Koleoptilen; weiBe Siiulen = Keimwurzeln.

noch in Wurzeln eine gleichartige Veranderung feststellbar. Allgemein falIt auf, daB aIle Stoffgruppen bei ,Hochland' und bei ,Dankowska Selekcyjna' gegeniiber allen anderen Winterweizen in Koleoptilen in relativ niedrigen, in Wurzeln dagegen in groBeren Mengen vorkommen. 4. Substanzgehalte der Keimlinge bei gleichem Entwicklungszustand Nach den mitgeteilten Ergebnissen ist es offenbar nicht moglich, als Vergleichsgrundlage eine gleiche Entwicklungsdauer bei gleicher Temperatur zu benutzen, weil Keimung und Entwicklungsgeschwindigkeit bei den einzelnen Sorten erheblich variieren. Da wir bei Vorversuchen eine deutliche Abhangigkeit der Substanzkonzentrationen yom Entwicklungszustand der Keimlinge gefunden haben, gingen wir bei weiteren Untersuchungen von einem gleichen Entwicklungszustand aller Keimpflanzen aus. Als Bezugsbasis dafiir bietet sich eine gleiche Lange der Koleoptilen an. Fiir die Extraktion wurden nur solche Keimlinge ausgewahlt, deren Koleoptilenlange 7,5 0,5 mm betrug; in diesem Stadium erreichten die untersuchten Verbindungen relativ hohe Konzentrationen. Die Entwicklungsdauer lag dabei fiir die einzelnen Sorten zwischen 40 und 52 Stunden. Bei weiteren Versuchen wurden auch Keimlinge

+

178

ROLF RAMMELT

und

WOLFGANG

MULLER-STOLL

E260

0.

Riboside

R.

Basen

0.36

o.3lt 0,32

024

0,

0.22

l BI

0 1 !it&! I

1

~I

!it&! I

1%11

~I

234

5

01 ~ I

1

~ I

~ I

!r&iI1

234

!it&! I

5

Abb.5. Konzentration der Riboside und freien Basen in Keimlingen von Weizensorten, die nach der GroBe der Winterfestigkeit zu Gruppen geordnet wurden. 1-5 auf der Abszisse = Nummern dieser Resistenzgruppen; schraffierte Saulen = Koleoptilen; weiBe Saulen = Keimwurzeln.

+

mit ktirzeren Koleoptilen (4,5 0,5 mm) verwendet; dabei reduzierten wir das Sortiment auf sechs Sorten, welches aber aIle beim Weizen vorkommenden Stufen der Winterfestigkeit umfa.l3te. Zunachst wurde die Bestimmung der Gesamtextinktion der Organextrakte ohne chromatographische Trennung vorgenommen, weil auf diese Weise ein Dberblick tiber den Gehalt aller UV-absorbierenden Substanzen gewonnen wurde. Dazu wurde 0,05 ml Extrakt mit 5 ml Aqua bidest. verdtinnt und die optische Dichte dieser Losung bestimmt. Etwa 75 % der gesamten UV-Extinktion der Extrakte wird durch Purin- und Pyrimidinverbindungen verursacht; der Rest ist anderen absorbierenden Substanzen, vornehmlich Flavonoiden, zuzuschreiben. Die in Abb. 6 dargestellten Extinktionsmittelwerte ergaben sich aus fUnf Extrakten zu je vier Parallelmessungen. In allen Organextrakten steigt der Gehalt an UV-absorbierenden Stoffen parallel zur Winterharte der Sorten an. Daraus konnte auf einen Zusammenhang zwischen der Gro.l3e der Extinktionen und der Dberwinterungsfahigkeit der Objekte geschlossen werden.

Uber das Verhalten der loslichen Nukleinsaurebausteine usw.

179

0,4

0.3

0,2 0~1----'F~~~1~~~~~1--~1Im~~1__~1Im~~1___~~~I__~~~~I__

Koga

Ramo

Trumpf

Quolitos

Dankowska

Minhordi

Abb.6. Gesamtextinktion der Organextrakte von Weizenkeimlingen mit unterschiedlicher Winterfestigkeit bei gleichem Entwicklungszustand. Sorten sind nach dem Grad ihrer Winterfestigkeit von links nach rechts geordnet. Schwarze Saulen = Wurzelextrakte von Keimlingen mit einer KoIeoptiIenIange von 7,5 0,5 mm; weiBe Saulen = Koleoptilenextrakte von Keimlingen der gleichen KoIeoptilenIange; schraffierte Saulen = Koleoptilenextrakte von Keimlingen mit einer Koleoptilenlange von 4,5 0,5 mm.

±

±

ttber den Wert der bisher gefundenen summarischen Beziehungen ist aber erst nach Bestimmung der reinen Verbindungen oder wenigstens der Substanzgruppen in den Extrakten ein Urteil moglich. In Tabelle 3 sind die Werte fUr diese Komponenten nach chromatographischer Trennung zusammengestellt. Die Konzentrationen der Nukleotide und der zugehOrigen Riboside und Basen nahmen in den Koleoptilen mit steigender genotischer Winterharte von Sorte zu Sorte zu. Die widerstandsfahigste Wintersorte ,Minhardi' enthielt fast immer die hOchsten Substanzmengen. Eine Ausnahme machte bei Koleoptilenextrakten von ,Qualitas' der Fleck mit GMP, IMP und UMP; er ergab immer den hOchsten Extinktionswert. Eine befriedigende Erklarung kann dafiir nicht gegeben werden; vielleicht handelt es sich um eine Sorteneigenschaft im Purin- und Pyrimidinstoffwechsel. Die Signifikanzanalyse der Konzentrationsunterschiede zwischen einer Sorte und der ihr in der Rangfolge benachbarten Sorte mittels t-Test fUhrte zu unterschiedlichen Ergebnissen; die Differenzen waren teilweise gesichert, teilweise auch nicht (Tabelle 3). Mit Hilfe der X2Tafel war es im Rahmen des Sortenvergleiches moglich, fUr jeden erfa13ten Chromatogrammfleck den totalen P-Wert zu bestimmen, so da13 nicht nur eine bestimmte Differenz, sondern die gesamte Versuchsreihe beurteilt werden konnten. Danach ist

Ptotal

,Koga' ,Remo' ,Trumpf' ,Qualitas' ,Dankowska' ,Minhardi'

'Koga' ,Remo' ,Trumpf' ,Qualitas' ,Dankowska' ,Minhardi'

0,049 0,054 0,059 0,063 0,063 0,070

0,D78 0,074 0,081 0,104 0,094 0,103 0,060 0,066 0,079 0,077 0,084 0,100

0,3 0,D7 0,0002+ 0,0027+ 0,0002+ 0,0002+

0,005 ± 0,002 + 0,028 0,0015+ 0,0002+ 0,32 0,016 0,005 ±

0,170 0,191 0,209 0,210 0,208 0,226

0,0001+

0,0002+ 0,0008+ 0,014 - 0,0002+ 0,3 0,0002+ 0,32 0,0027+ 0,0002+

0,067 0,074 0,081 0,081 0,094 0,107

0,0015+ 0,0001+ 0,0035+ 0,0001+ 0,001 +

0,045-

0,32 0,4 0,005±

P- Werte fiir Konzentrationsdifferenzen

0,063 0,065 0,067 0,D73 0,073 0,080

0,001 +

0,34 0,024 -

0,0009+ 0,05

0,081 0,094 0,100 0,100 0,104 0,112

0,104

o,o:)?

0,071 0,079 0,093 0,093

0,094 0,105 0,117 0,122 0,125 0,130

A

0,0003+ 0,0001+ 0,001 +

0,0007 + 0,01 ± 0,0015+ 0,0009+ 0,0002+ O,OOOG+ 0,12 0,34 - 0,12 - 0,34 0,045 - 0,005 ± 0,24

0,070 0,077 0,088 0,088 0,090 0,095

Konzentration der Einzelverbindungen angegeben durch die Extinktionswerte bei 260 nm ATP ADP GMP CMP AMP GR, HxR, G, Hx, C AR UTP IMP UR, CR U UDP UMP

Konzentration der Purin- un d Pyrimidin ver bind ungen in Koleoptilen einiger Weizensorten mit unterschiedlicher Winterfestigkeit bei gleichem Entwicklungszustand (Koleoptilenlange 7,5 ± 0,5 mm) und statistische Sicherung der Konzentrationsdifferenzen zwischen jeder Sorte und der folgenden. + = hohe, ± = schwache, - = keine Signifikanz; fiir die Purin- und Pyrimidinverbindungen wurden die in der Literatur iiblichen Abkiirzungen benutzt.

Weizensorten

Tabelle 3

t< t<

0

W >-l

''""

t< t<

<",::

,.., "'"

?:I

Cl

~

:--

""Cl

t<

0

::;1

"::;p.

'>-lt<"

:::;

~

::0 ,..

""

t<

0

::0

0

(X)

,.....

181

Uber das Verhalten der liislichen :Nukleinsaurebausteine usw.

der Anstieg der Konzentrationen innerhalb des Sortimentes signifikant. Noch gro.Ber ist das Ma.B fUr die statistische Sicherheit, wenn die Gehalte an Nukleinsaurebausteinen von ,Koga' und ,Remo' mit denen der Wintersorten verglichen werden. Zwischen der Sommersorte ,Koga' undder Wintersorte ,Trumpf' und dann fiir aIle weiteren Winterweizen, ist der Anstieg statistisch gut gesichert. Zwischen ,Remo' und ,Trumpf' wurde nur fiir einige der erfa.Bten Substanzen eine ausreichende Signifikanz der Konzentrationsunterschiede gefunden; beim Vergleich von ,Remo' mit den widerstandsfahigen Winters orten wurde sie aber klarer. Die gleiche ansteigende Tendenz der Stoffgehalte ergab sich auch bei jungen Keimlingen mit einer Koleoptilenlange von 4,5 0,5 mm. In den Koleoptilen der Sommerweizen sind die Extinktionen fiir aIle vier Stoffgruppen kleiner als in dem Stadium, welches durch 7,5 mm lange Koleoptilen gekennzeichnet ist. Bei den winterharten Sorten wurden aber fiir beide Stadien annahernd gleiche Werte gemessen. Die in Tabelle 4 angegebenen Extinktionen

+

Tabelle 4

Anstieg der Gehalte einiger Purin- und Pyrimidinverbindungen in Koleoptilen von Keimlingen unterschiedlich winterfester Weizensorten gegeniiber der kalteempfindlichsten Sorte , Koga' bei gleichem Entwicklungszustand. KoJeoptilenJange 4,5 0,5 mm; Mittelwerte aus drei Wiederholungen.

±

SW = Sommerweizen WW = Winterweizen

Konzentration der Stoffgruppen angegeben durch die Extinktionswerte bei 260 nm Tri- und DiMonophosphate Riboside Basen phosphate

SW ,Koga' SW ,Remo' WW,Trumpf' WW ,Qualitas' WW ,Dankowska S.' WW ,Minhardi'

0,119 0,119 0,126 0,134 0,150 0,168

Weizensorten

0,177 0,176 0,213 0,250 0,275 0,334

0,208 0,227 0,288 0,286 0,303 0,315

0,230 0,253 0,285 0,304 0,315 0,353

entsprechen bei ,Minhardi' einem prozentualen Anstieg der Tri- und Diphosphate gegeniiber der empfindlichsten Sorte ,Koga' (deren Gehalte 100 gesetzt wurden) von 40 %, der Monophosphate von mehr als 85 %; die Zunahme der Riboside und Basen liegt fiir die gleiche Sorte bei 50 %. Solch ein relativ hoher Anstieg wurde bei spateren Entwicklungsstadien nicht mehr erreicht; die Werte lagen durchweg urn 10-15 %, fiir Monophosphate sogar urn 35 % niedriger. In den Keimwurzeln zeigte sich ein ahnliches Konzentrationsverhalten, doch war hier der Stoffanstieg nicht immer so deutlich (Abb. 7 und 8). Eine Ausnahme machte ein Fleck (enthiilt die Basen Guanin, Hypoxanthin und Urazil), der sich bei den Sommerweizen gegeniiber den Wintersorten durch erhiihte Extinktionen auszeichnete. Nur die gegen Kalte unempfindlichste Sorte ,Minhardi' besaB den gleichen Gehalt an diesen drei Basen. Die Ursache fUr den Befund ist noch unklar.

ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL

182

Monophosphate

Tri-u. Diphosphate 0,15

0.3

0,10

Q25

0,05

O~~~~~~~~L-~~~~

Koga

Remo Trumpf Qualitas Dank. Mlnhardl

Abb.7. Konzentration der Nukleotide in Keimlingen einiger Weizensorten mit unterschiedlicher Winterfestigkeit bei gleichem Entwicklungszustand. Koleoptilenlange 7,5 ± 0,5 mm; schraffierte Saulen = Koleoptilen; weiBe Saulen = Wurzeln.

Besondere Aufmerksamkeit widmeten wir den Konzentrationsverhaltnissen der Adeninverbindungen (RAMMELT 1967 a). In beiden Keimlingsorganen stieg en die Gehalte dieser Substanzen mit der Winterfestigkeit der Sorten an; Abb. 9 zeigt die Ergebnisse fiir Wurzeln. 5. Ergebnisse der Gefrierversuche Die Frostresistenz unserer Objekte, also nicht abgeharteter Keimlinge, wurde durch Gefrierversuche ermittelt. Der Resistenzgrad wird durch diejenige Belastungstemperatur ausgedriickt, bei der die Halfte der Pflanzen abstirbt. Bei vergleichenden Resistenzpriifungen mit Keimlingen, die sich genau in der gleichen Zeit entwickelt hatten, ergaben sich keine klaren Ergebnisse. Es wurde daher gepriift, ob die Uberlebensrate yom Entwicklungszustand der Objekte beeinfluBt wird. Wurden Keimlinge von ,Qualitas' bei zwei verschiedenen Temperaturen (15 und 24°C) angezogen und nach 48 Stunden, also bei gleichem Alter, einer Kaltebelastung unterworfen, so zeigten die bei 15°C herangezogenen Jungpflanzen eine groBere Uberlebensrate. Daraus abzuleiten, daB die Frostresistenz durch eine relativ niedrige Anzuchttemperatur positiv beeinfluBt wird, ware ein TrugschluB. Die bei 15°C gekeimten Objekte waren namlich gegeniiber der 24 °C-Serie in der Entwicklung betrachtlich zuriickgeblieben; letztere

Riboside

Purin-u. Pyrimidinbasen

0.30

0.35

025

0.30

0.20

0.25

011iZil1 Koga

I'ZII

~I

WI

fZ1!1

Remo Trumpf Oualilos Dank.

fZ1!1 Minhordi

Olfn:ill

WI

Kogo

Ramo

I'ZII

W:il

IPJI

Trumpf Quolitos Dank.

fZ1!1 Minhardi

Abb.8. Konzentration der Riboside und freien Basen in Keimlingen einiger Weizensorten mit unterschiedlicher Winterfestigkeit bei gleichem Entwicklungszustand. Koleoptilenlange 7,5 ± 0,5 mm; schraffierte Saulen = Koleoptilen; wei.Be Saulen = Wurzeln.

_ ADP DAMP ~ Adenosin DAdenin ~ATP Abb.9. Konzentration der Adeninderivate in den Keimwurzeln einiger Weizensorten mit unterschiedlicher Winterfestigkeit bei gleichem Entwicklungszustand. In den ffir ATP angegebenen SUbstanzmengen sind noch etwas UTP und UDP enthalten. 13 Flora, Abt. A, Bd. 159

184

ROLF RAMMELT

und

WOLFGA)!G

R.

MULLER-STOLL

befanden sieh bei gleiehem Alter in einem fortgesehrittenerem Entwicklungsstadium und waren daher frostempfindlieher. Eine Priifung auf Frostresistenz ergab aber bei beiden Varianten gleiehe Resultate, wenn aus dem Material nur Keimlinge mit gleieh langen Koleoptilen ausgewahlt wurden. Die Resistenz lufttrockener Karyopsen ist maximal, naeh GRAHL (1960) wird sie mit zunehmender Lange der Koleoptilen immer geringer. Beispielsweise zeigten dabei Keimlinge mit 1 mm langen Koleoptilen, die mit -2,9 °C belastet wurden, naeh 14tagiger Gewaehshauskultur noeh Bonitatswerte urn drei (1. Blatt fast vollig ausgebildet), wahrend Objekte mit' 30 mm langen Koleoptilen naeh der gleiehen Belastung abgestorben waren. Bei eigenen Versuehen wurde daher wiederum fUr ,Qualitas' die Winterharte der Keimpflanzen in Abhangigkeit von der Koleoptilenlange ermittelt. Die Angaben von GRAHL (1960) konnten bestatigt werden. Die Uberlebensrate sank im Langenbereieh der Koleoptilen von 0-5 mm sehr raseh ab, wurde aber bei spateren Entwieklungsstadien der Keimlinge (bis 25 mm) nur noeh allmahlieh kleiner. Einen ahnlichen Befund erhielten aueh SALZER (1966) fUr die Veranderung der Kalte- und Hitzeresistenz von Weizenkeimlingen der Sorte ,Fanal'. Einen Tag lang angequollene, noeh ungekeimte Karyopsen (Entwieklungsstufe mit der Koleoptilenlange 0 mm) seheinen bereits nieht mehr die maximale Resistenz zu besitzen, wie sie troekenen Kornern mit ea. 15 % Wassergehalt eigen ist. Naeh Belastung beider Varianten mit -3°C konnten zwar keine Untersehiede in der Anzahl der iiberlebenden Keimlinge festgpstellt werden, doeh SALZER, der die Resistenz nach der Zuwaehsleistung der Koleoptilen frostbelasteter Keimlinge nach einer zweiwoehigen Kulturdauer unter Gewaehshausbedingungen beurteilt hat, fand bei Jungpflanzen, die aua angequollpnen Karyopsen angezogen wurden, einen urn 25 % niedrigeren Zuwaehs als bei den Pflanzen, die sieh aus den im troekenen Zustand dem Frost ausgesetzten Karyopsen entwiekelt hatten. Danaeh senkt bereits eine Quellung der Korner die Widerstandsfiihigkeit gegen Frost. Bei der vergleiehenden Betraehtung der Resistenz unserer Objekte wurde im folgenden nieht das Alter in Tagen, sondern der dureh eine bestimmte Koleoptilenlange zum Ausdruek kommende Entwieklungszustand zugrunde gelegt. Die Frostresistenz von Keimlingen versehieden winterfester Weizensorten ist ohne Abhartung niedrig. Bei -4,5 bis -5°C waren unter unseren Versuehsbedingungen die Keimpflanzen von meisten Sorten naeh 19 Stunden bereits abgestorben, wahrend die Winterweizen mit der genotypiseh hoehsten Winterharte (,Dankowska Selekeyjna' und ,Minhardi') noeh in geringeren Prozenten iiberlebten. Dabei konnten zwischen der Resistenz der Koleoptilen und Wurzeln keine Unterschiede gefunden werden. Dureh Belastung mit Kaltegraden oberhalb dieser sehon stark sehadigenden Temperaturen (-1 bis -4°C) lieBen sich fUr die Sorten gestaffelte Uberlebensraten erzielen, die die Winterweizen eindeutig als resistenter kennzeiehneten. Die bei SCHMALZ(1961) angegebene Rangfolge der Sorten beziiglich ihrer Winterfestigkeit stimmt gut mit den Ergebnissen der eigenen Frostresistenzpriifungen iiberein.

Uber das Verhalten der loslichen Nukleinsiiurebausteine usw.

185

IV. Diskussion Winterfestigkeit und Frostresistenz sind Erscheinungen komplexer Natur, die durch vielfaltige inn ere und au.Bere Faktoren beeinflu.Bt werden; manche sind in ihrer Wirkung wohl nach qualitativen, jedoch weniger nach quantitativen Gesichtspunkten untersucht worden. Die Befunde widersprechen sich teilweise, so da.B sich in mancher Hinsicht die Verhaltnisse noch wenig tibersehen lassen. Die vorliegenden Ergebnisse mit Weizenkeimlingen erganzen die Vorstellung tiber die Beziehungen zwischen der Winterfestigkeit und den Stoffwochselverhaltnissen der Pflanzen. Durch Frostbelastung nicht abgeharteter Keimlinge wurden Resistenzunterschiede zwischen den gepriiften Sorten ermittelt. Zur Bestimmung der Frostwiderstandsfahigkeit wurden die unmittelbar eingetretenen Frostschiiden ermittelt, da nach NIJJAR (1960) indirekte Bestimmungsverfahren weniger zuverlassig sind. Ein Vorteil dieser Methode liegt u. a. darin, da.B Dauer und Zeitpunkt der Frosteinwirkung sowie Tiefe der Temperatur beliebig variiert werden konnen. Bei Untersuchungen tiber die physiologischen Grundlagen der Frostresistenz ist daher der Gefrierversuch durch keine andere Methode ersetzbar. Die von LEVITT (1956) fUr Frostresistenzprufungen gegebenen Empfehlungen bezuglich der dabei einzuhaltenden Bedingungen wurden berucksichtigt. Dazu gehOrt vor aHem, da.B die Objekte tatsiichlich eingefroren und nicht nur unterkiihlt werden sowie nach dem Auftauen bis zur Auswertung stets unter gleichen Bedingungen zu kultivieren sind. Fur Belastungsversuche fordert BIEBL (1962) die Einhaltung einer bestimmten Belastungsdauer. Dieser Forderung wurde entsprochen, indem wir nach einer konstanten Belastungsdauer von 19 Stunden die kritische Gefriertemperatur ermittelten. Schon SACHS (1864) hat darauf hingewiesen, da.B man den Grad der Resistenz nicht schlechthin durch eine bestimmte Abtotungstemperatur ausdrucken kann. Es ist moglich, da.B ein und dieselbe Pflanze bei kurzer Einwirkungsdauer eine ziemlich tiefe Temperatur ohne Schaden uberlebt, wahrend sie boi langerer Frostbelastung bei gleicher Temperatur sehr stark geschiidigt oder gar abgetotet wird. Eine Temperaturbelastung konnte daher allgemein dofiniert worden als das Produkt aus Einwirkungsdauer und schadigender Temperatur; mit anderen Worten: je langcr eine schadigende Temperatur eimvirkt und je tiefer sic ist, desto kleiner ist die Uberlebensrate. Die Frostresistcnz nicht abgeharteter Weizenkeimlinge verandert sich im Laufe der Entwicklung; sie wird mit zunehmender Koleoptilenlange kleiner. Bereits eine Qucllung der Karyopsen fUhrt zu einer Resistenzabnahme (SALZER 1966). Der Kurvenverlauf der Resistenzanderung in Abhangigkeit von der Koleoptilenlange entspncht einer Exponentialfunktion. Eine langere Kalteeinwirkung oder tiefere Gefriertemperaturen senken zwar die Uberlebensrate, verandern aber die Form der Kurve nicht. Damit werden Befunde von GRAHL (1960) und SALZER (1966) bestatigt, die fur Veranderungen der Hitze- und Kalteresistenz bei Weizen einen ahnlichen Kurven13*

186

ROLF RAMMELT

und

WOLFGANG

R.

MULLER-STOLL

verlauf fanden. Nach LEVITT (1956) soll die Frostresistenz im Jungendstadium am geringsten sein und mit zunehmendem Alter ansteigen. Das trifft zumindest fur Weizenkeimlinge im Koleoptilenstadium nicht zu. Es gibt sogar Mitteilungen (FISCHER 1950, P AECH und EBERHARD 1956), die fur eine Abnahme der plasmatischen Resistenz mit zunehmendem Alter oder, besser gesagt, Entwicklungszustand sprechen. Mit SALZER und GRAHL mochten wir uns dieser Ansicht anschlie.l3en. Bei Belastungsversuchen mit Weizenkeimlingen von Sorten unterschiedlicher Winterfestigkeit erwiesen sich die Wintersorten gegenuber den Sommers orten als resistenter. Nachdem solche Unterschiede in der Frostharte nicht abgeharteter Keimpflanzen gefunden wurden, verglichen wir die Konzentration der liislichen Purinund Pyrimidinverbindungen mit dem Resistenzverhalten. Auf der Grundlage einer fur aIle Sorten gleichen Entwicklungsdauer waren zwischen dem Anstieg der Winterfestigkeit innerhalb der Rangfolge der getesteten Sorten und ihrem Substanzgehalt keine Beziehungen nachweisbar. Wohl waren bei den meisten Winterweizensorten die Stoffgehalte gro.l3er als bei den Sommersorten, doch stimmte bei den zehn Wintersorten die Rangfolge der Winterharte nicht mit den festgestellten Konzentrationsabstufungen uberein. Die Keimungs- und Entwicklungsgeschwindigkeit bei den verwendeten Sorten sind unterschiedlich, so da.13 sich die Keimlinge zum Zeitpunkt der Extraktion in verschiedenen Entwicklungsstadien befanden. Besonders die Sorten ,Sadowka' und ,Basta' keimen langsamer; die Koleoptilen dieser Keimlinge sind deshalb nach einer bestimmten Keimdauer wesentlich kurzer. Deshalb liegen auch ihre Nukleotidkonzentrationen hoher, weil der Stoffspiegel stark yom Entwicklungszustand der Keimpflanzen abhangig ist. Es hatte sich bei entsprechenden Versuchen mit der Sorte ,Trumpf' gezeigt, da.13 die Nukleotide 24 Stunden nach Keimungsbeginn in maximaler Konzentration vorliegen, bei weiterer Entwicklung aber abnehmen. Aus diesem Grunde wurde bei quantitativen Untersuchungen von einem gleichen Entwicklungszustand der Keimlinge alIer Sorten ausgegangen, der sich am besten durch eine gleiche Koleoptilenlange definieren la.l3t. Wurde der Vergleich in dieser Weise vorgenommen, d. h. unabhangig yom Alter der Objekte, so ergab sich in beiden Keimlingsorganen, Koleoptilen und Wurzeln, eine enge Korrelation zwischen dem Substanzgehalt und dem Grad der Winterfestigkeit. Die Konzentrationen aller chromatographisch getrennten Extraktkomponenten nehmen von Sorte zu Sorte in der Reihenfolge zunehmender genotypischer Frostresistenz zu; die resistenteste Sorte ,Minhardi' zeigte durchweg den hOchsten Gehalt an identifizierten Purin- und Pyrimidinverbindungen. Sowohl bei der Untersuchung von Einzelverbindungen als auch von ganzen Stoffgruppen ergab sich eine ausreichende Signifikanz. Schon oft ist gezeigt worden, da.13 in den Pflanzen wahrend einer Kalteabhartung der Gehalt an bestimmten Metaboliten verandert wird, z. B. Kohlenhydrate (HEBER 1960, PARKER 1962, RYBAKOVA 1963, POPOVIC 1964), Aminosauren (JEREMIAS 1956,

Uber das Verhalten der liislichen Nukleinsaurebausteine usw.

187

PAULI und MITCHELL 1960, ZECH und PAULI 1962), Ascorbinsaure (ANDREWS und ROBERTS 1961, MICHNIEWICZ und LAMPARSKA 1965), urn nur einige zu nennen. Uberraschend ist aber, da./3 bei solchen Objekten, deren Fahigkeit zur schadlosen tTberwinterung graduell verschieden ist, bereits ohne jede Resistenzinduktion (Abhartung) die Konzentrationen von Verbindungen des pflanzlichen Stoffwechsels parallel gehen. In unserem FaIle sind es die lOslichen Nukleotide und ihre Derivate, die mit der Widerstandsfahigkeit der Versuchsobjekte gegen Frost gut korrelieren. Unsere Resultate konnen somit als eine Erganzung der Ergebnisse von LEWIS (1956) betrachtet werden. Es ist anzunehmen, da./3 diese Substanzen fUr die Frostresistenz eine Bedeutung haben und beim Zustandekommen dieser Eigenschaft eine Rolle spielen. Auf Grund der charakteristischen, sortenabhangigen Verschiedenheiten in den Substanzgehalten ist auf innerartliche Unterschiede im physiologischen Verhalten des Weizens zu schlie./3en. Diese Differenzen stehen in einer bestimmten Beziehung zur Winterfestigkeit der einzelnen Sorten und ermoglichen eine Beurteilung der unter Freilandbedingungen zu erwartenden Frostresistenz. Eine Ermittlung des Gehaltes an loslichen Purin- und Pyrimidinderivaten, im einfachsten Fane der Gesamtextinktion der athanolischen Extrakte, bietet bei Einhaltung bestimmter Versuchsbedingungen offenbar die Moglichkeit zur indirekten Bestimmung der Frostresistenz des Weizens ohne Anwendung von Gefrierversuchen. Fiir die Uberlassung von Saatgut danken wir Frau Mgr. SZLEK, Station fiir Pflanzenziichtung Dank6w, Kr. Gr6jec, VR Polen, Herm Prof. Dr. H. SCHMALZ, Institut fiir Pflanzenziichtung der Martin-Luther-Universitat Halle-Wittenberg, den Herren Prof. Dr. H. KRESS und Dr. R. SCHULZE, Institut fiir Pflanzenziichtung Giilzow-Giistrow der DAL zu Berlin, ZweigsteUe Kloster Hadmersleben, und Herm Dr. Chr. LEHMANN, Institut fiir Kulturpflanzenforschung Gatersleben der DA W zu Berlin.

Zusammenfassung Die Beziehungen zwisllhen dem Grad der Winterfestigkeit verschiedener Weizensorten und dem Gehalt an loslichen Nukleinsaurebausteinen wurde bei nicht abgeharteten Keimlingen untersucht. In athanolischen Extrakten aus Homogenisaten konnten 19 Purin- und Pyrimidinverbindungen durch absteigende Papierchromatographie mit einem Isobuttersaurelaufmittel nachgewiesen werden. In Koleoptilen und Wurzeln von Weizenkeimlingen wurden diese Substanzen durch Kombination verschiedener Methoden identifiziert und danach quantitativ bestimmt. Bei gleichem Entwicklungszustand zeigten die Keimlinge derin unseren Experimenten benutzten Sorten im allgemeinen eine gute Korrelation zwischen der Konzentration der loslichen Nukleinsaurebausteine und den Unterschieden in der Winterfestigkeit bzw. in der Frostresistenz der einzelnen Sorten. Die Gehalte an diesen Substanzen sind um so hOher, je hOher die genotypische Frostresistenz der Sorten ist. Ein Vergleich zwischen Keimlingen verschiedener Sorten nach gleicher Entwicklungsdauer ergab wegen der sorteneigentiimlichen Unterschiede in Keimung und Wachstumsgeschwindigkeit der Samlinge keine solchen Beziehungen. Die Frostresistenz nicht abgeharteter Keimpflanzen wurde durch unmittelbare Resistenzpriifung in einer Gefrierkammer bestimmt. Die Sorten unterschieden sich in ihrer Widerstandsfahigkeit gegen Frostschadigung

188

ROLF RAMMELT und WOLFGAXG R. MULLER-STOLL

und in der Fiihigkeit, ein Einfrieren zu iiberleben, doch wurden in den meisten Fiillen Temperaturen unter -5°C nicht schadlos iiberstanden. In nicht abgehiirtetem Zustand sind Winterweizensorten deutlich kiilteresistenter als die Sorten von Sommerweizen. Die aus der Literatur bekannte Rangfolge der verwendeten Sorten beziiglich ihrer Winter£estigkeit lieJ3 sich durch unsere Ergebnisse bestiitigen. 1m Koleoptilenstadium verringert sich die Frostresistenz der Weizenkeimlinge mit fortschreitender Entwichlung.

Summary Interrelationship between the degree of winter hardiness of different wheat varieties and the content of soluble nucleic acid constituents in nonhardened seedlings was studied. In ethanolic extracts from homogenates 19 purine and pyrimidine derivatives could be detected by descending paper chromatography in an isobutyric acid solvent. These substances isolated from coleoptiles and roots of wheat seedlings were identified by combination of several detection methods and finally determined quantitatively. At the same state of development the seedlings of the varieties used in experiments exhibited, in general, a good correlation between the concentration of soluble nucleic acid constituents and the differences in winter hardiness or frost resistance respectively. The contents of these substances are as much higher as the genotypic frost hardiness of the varieties is. Comparison between seedlings of different varieties after equal time of development showed no such a correlation because of specific differences in germination and speed of germling growth. Frost resistance of nonhardened seedlings was measured by direct resistance tests in a freezing chamber. The varieties differed in the degree of resistance to frost injury and in their ability to survive freezing, but temperatures of -5°C, however, were not endured in most cases. In nonhardened state seedlings of wintcr wheat varieties are definitively more resistant than those of spring wheat varieties. The sequence of the used varieties in respect to their winter hardiness, known from literature, has been confirmed with our results. In coleoptile-stage the frost resistance of wheat seedlings decreases with advancing development.

Literatur ANDREWS, J. E., und ROBERTS, D. W. A., 1961. Association between ascorbic acid concentration and cold hardening in young winter wheat seedlings. Canad. J. Bot. 39, 503-512. BERGMANN, H., MUNTZ, K., RAMMELT, R., und MULLER-STOLL, W. R., 1967. Qualitative und quantitative Papierchromatographie von Purin- und Pyrimidinverbindungen in Isobuttersiiurelaufmitteln und ihre Anwendung bei verschiedenen Objekten. Flora (Jena), Abt. A, 158, 384-406. BIEBL, R., 1962. Protoplasmatische Okologie der Pflanzen: Wasser und Temperatur. Protoplasmatologia Bd. 12/1, 344 S. Springer, Wien. DIMROTH, K., JAENICKE, L., und VOLLBRECHTSHAUSEX, 1., 1952. Papierelektrophoretische Trennung von Abbauprodukten der Nukleinsiiuren. Hoppe-Seyler's Z. physio!. Chern. 289, 71-77. FISCHER, H., 1950. Uber protoplasmatische Veriinderungen beim Altern von Pflanzenzellen. Protoplasma (Wien) 39, 661-676. FrcHs, H., und ROSENSTIEL, K. von, 1958. Ertragssicherheit. Handbuch der Pflanzenziichtung. Begr. von TH. ROEMER und W. RUHDORF, 2. Auf!., hrsg. von H. KAPPERT und W. RUHDORF, Bd. 1, S. 365-442. Parey, Berlin und Hamburg.

Uber das Verhalten der loslichen Nukleinsaurebausteine usw.

189

GRAHL, A., 1960. Sortenkalteresistenz im Koleoptilenstadium des Weizens. Beitr. BioI. Pflanzen 30, 413-446. GRASER, H., 1960. Vorkommen und Nachweis von Purin- und Pyrimidinverbindungen in Keimlingen von Zea mays und Versuche zur Purin-Synthese. Flora (Jena) 149, 520-542. - 1965. Der Nukleinsaure-Stoffwechsel keimender Samen. BioI. Rundsch. (Jena) 2, 203-213. HEBER, U., 1960. Beziehungen zwischen der GroBe der Chloroplasten und ihrem Gehalt an gel osten EiweiBen und Zuckern im Zusammenhang mit dem Frostresistenzproblem. Protoplasma (Wien) 01, 284-298. INGLE, J., 1963. The extraction and estimation of nucleotides and nucleic acids from plant material. Phytochemistry 2, 353-370. JAENICKE, L., und VOLLBRECHTSHAUSEN, 1., 1952. Die papierelektrophoretische Trennung von Ribosiden als Boratkomplexe. Naturwissenschaften 39, 86. JEREMIAS, K., 1956. Zur Physiologie der Frosthartung (unter besonderer Beriicksichtigung von Winterweizen). Planta (BerI.) 47, 81-105. KENEFICK, D. G., 1964. Cold acclimation as it relates to winter hardiness in plants. Agric. Sci. Rev. 2, 21-31. KIRBY, K. S., 1955. Some new solvent systems for the paper chromatography of nucleic acid degradation products. Biochim. biophys. Acta 18, 575. KRETSCHMER, G., 1964. Gefrierversuche mit der Torsomethode und einem neuen Spezial-Thermostaten. Ziichter 34, 120-125. LEVITT, J., 1956. The hardiness of plants. Academic Press, New York. - 1958, Frost, drought, and heat resistance. Protoplasmatologia Bd. 8/6, 87 S. Springer, Wien. LEWIS, D. A.,1956. Protoplasmatic streaming in plants sensitive and insensitive to chilling temperatures. Science (Lanc., Pa.) 124, 75-76. MAGASANIK, B., VISHER, E., DONINGER, R, ELSON, D., and CHARGAFF, E., 1950. The separation and estimation of ribonucleotides in minute quantities. J. bioI. Chern. 186, 37. MARKHAM, R, 1955. Nucleic acids, their components and related compounds. Moderne Methoden der Pflanzenanalyse. Hrsg. von K. P AECH und M. V. TRACEY, Bd. 4, S. 246-304. Springer, Berlin-Gottingen-Heidelberg. - and SMITH, J. D., 1949. Chromatography of nucleic acids. 1. A technique for the identification and estimation of purine and pyrimidine bases, nucleosides and related substances. Biochem. J. 40,294-298. MULLER-STOLL, W. R, und GRASER, H., 1958. Uber den Purinstoffwechsel von Maiskeimlingen und seine Beeinflussung durch Kalte. Proc. IV. intern. Congr. Biochem. Wien, Abstr. sect. Pap., 10, 143. MUNTZ, K., 1966. Nachweis von Nukleotiden und zugehiirigen Ribosiden und Basen in athanolischen Extrakten aus Chlorella pyrenoidosa. Naturwissenschaften 03, 200-201. NIJJAR, G. S., 1960. Quantitative tests for measuring cold hardiness of Citrus seedlings. Indian J. Horticult. 17, 112-121. PAECH, K., und EBERHARD, F., 1956. Altern und Zelltod. Handbuch der Pflanzenphysiologie. Hrsg. von W. RUHLAND, Bd. 2, S. 908-936. Springer, Berlin-Gottingen-Heidelberg. PARKER, J., 1962. Relationship among cold hardiness, water-soluble protein, anthocyanines and free sugars in Hedera helix. Plant PhysioI. 37,809-813. - 1963. Cold resistance in woody plants. Bot. Rev. (N. Y.) 29, 123-201. PATAU, K., 1942. Eine neueX2-TafeI. Z. Vererbungslehre 80, 558-564. - 1943. Zur statistischen Beurteilung von MeBreihen (Eine neue t-Tafel). BioI. ZbI. 63, 152-168. POPOVHS, A., 1964. Uber die Wirkung tie fer Temperaturen auf einheimische und auslandische Weizensorten (Serbokroatisch). Savrem. Poljopr. (Novi Sad) 12, 441-455.

190

ROLF RAMMELT und WOLFGANG R. MULLER-STOLL

RADULESCU, T., und SCHELL, H., 1959. Einige Besonderheiten des Phosphatstoffwechsels in den Keimen der Winterweizensorte A15 wahrend der Jarowisation. Schwankungen des Gehaltes an Nucleinsaure- und Mineralphosphor (Rumanisch). Stud. Cercet. Biochem. (Bucuresti), 67-72. RAMMELT, R., 1967a. Uber die Beziehungen zwischen Gehalt an IOslichen Adenin-Verbindungen und Frostresistenz von Weizenkeimlingen. Z. Pflanzenphysio!. 56, 397-400. - 1967b. Papierchromatographischer Nachweis und Konzentrationsbestimmung einiger Purinund Pyrimidin-Verbindungen in Extrakten von Weizenkeimlingen. Wiss. Z. pad. Hochsch. Potsdam, math.-naturwiss. Reihe 11, 362-369. - und BERGMANN, H., 1967. Qualitative and quantitative detection of soluble nucleotides and their derivatives in cereal seedlings by means of paper chromatography. J. Chromatogr. (Arnst.). 31, 279-281. ROSENSTIEL, K. von, 1950. Physiologische Resistenz. Handbuch der Pflanzenziichtung. Hrsg. von TH. ROEMER und W. RUHDORF, Bd. 2, S. 395-414. Parey, Bulin und Hamburg. RYBAKOVA, M. J., 1963. Die Bedeutung der Oligosaccharide und ihre Veranderungen zur Beurteilung der Frostresistenz (Russisch). Dokl. Akad. Nauk SSSR 148, 217-218. SACHS, J., 1864. Uber die obere Temperaturgrenze der Vegetation. Flora (Regensburg) 47, 10-75. SALCHEV A, G., VAKLINOV A, S., und GRAMATIKOVA, K., 1966. Some features of phosporus metabolism of winter wheat during low temperature hardening (Russisch, eng!. Zusammenf.). Fizio!. Rast 13,1004-1011. SALZER, J., 1966. Untersuchungen iiber den Einflu1.l verschiedener Arten der Abhartung auf die Temperatur-Resistenz. Diss., math.-naturwiss. Fak., pad. Hochsch. Potsdam. SCHMALZ, H., 1961. Eine einfache Methode zur Priifung auf Winterfestigkeit bei Getreide. Ziichter 31, 297-303. SCHWINCK, L., 1956. Nachweis der Adenosintriphosphorsaure (ATP) in Griinalgen und Helodea sowie Einbau von radioaktivem Phosphor (32P) bei der Photosynthese. Planta (Ber!.) 47, 165-218. SECHET, J., 1962. Les acides nucleiques au cours du traitement de vernalisation. C. r. Acad. Sci. (Paris) 254, 3238-3240. SIMINOVITCH, D., 1963. Evidence from increase in ribonucleic acid and protein synthesis in autumn for increase in protoplasm during the frost-hardening of black locust bark cells. Canad. J. Bot. 41,1301-1308. STOCKER, 0., 1947. Probleme der pflanzlichen Diirreresistenz. Naturwissenschaften 34,362-371. - 1956. Die Diirreresistenz. Handbuch der Pflanzenphysiologie. Hrsg. von W. RUHLAND, Bd. 3, S. 697-741. Springer, Berlin-Giittingen-Heidelberg. TUMANov, 1. 1., 1967. On the physiological mechanism of frost resistance of plants (Russisch, eng!. Zusammenf.). Fizio!. Rast. 14, 520-539. VLASJUK, P. A., PROCENKO, D. F., und KOLOS A, O. 1., 1966. Der Gehalt an energiereichen Phosphor-Verbindungen und die Frostresistenz des Winterweizens (Russisch). Dok!. Akad. Nauk SSSR 169, 1463-1464. WIENHUES, F., 1959. Weizenziichtung in Europa. Handbuch der Pflanzenziichtung. Begr. von TH. ROEMER und W. RUHDORF, 2. Auf!., hrsg. von K. KAPPERT und W. RUHDORF, Bd.2, S. 216-275. Parey, Berlin und Hamburg. WYATT, G. R., 1951. The purine and pyrimidine composition of deoxypentose nucleic acids. Biochem. J. 48, 584-590. Anschrift der Verfasser: Dr. ROLF RAMMELT, Institut fiir Botanik der Padagogischen Hochschule, 15 Potsdam, Maulbeerallee 2, und Prof. Dr. WOLFGANG R. MULLER-STOLL, Institut fiir Kulturpflanzenforschung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin, Abt. Okologische Pflanzenphysiologie, 15 Potsdam, Maulbeerallee 2.