Bachelorarbeiten am IGPS

Das primäre Abschlussgewebe von Früchten wird durch eine Epidermis mit aufgelagerter Kutikula gebildet. Zur Fruchthaut gehören außerdem oft kollenchymatische Hypodermiszellen, die sich in  mehreren Schichten unter der Epidermis befinden. Das Zellwandgerüst von Epi- und Hypodermis ist das mechanische Rückgrat der Fruchthaut. Die Kutikula hingegen gilt als entscheidende Barriere für Wasserdampfaustritt und für die Aufnahme von Wasser und gelösten Stoffen von außen. Kutikuläre Wachse spielen für diese Prozesse eine wichtige Rolle. Sie sind aber auch an der mechanischen Konstitution, d.h. bei der Fixierung von Spannungszuständen beteiligt. Daher werden alle entwicklungs- und umweltbedingten Veränderungen der Fruchthaut und der Kutikula eingehend untersucht.

• Mechanische Eigenschaften der Fruchthaut, der Kutikula und ihrer Komponenten (Zugversuch)
• Zellmuster von Epidermis und Hypodermis (Bildanalyse)
• Kutin- und Wachssynthese im Laufe der Fruchtentwicklung (radioaktive und Stabilisotopen Markierung, sequentielle Extraktion, LSC, MS)
• Rolle der Wachse bei der Dehnung der Fruchthaut (Wachsextraktion, Relaxationstest)
• Entwicklung antiklinaler Rippen der Kutikula, Rissbildung und Rissverschluss (Bildanalyse, Interferometrie) 

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

Das Periderm besteht aus Zellen mit verkorkten Zellwänden und wird  bei Verdickung, beim Abfallen von Organen (Trennschichtbildung) oder nach Verwundung als Abschlussgewebe gebildet. Auf Früchten ersetzt es die ursprüngliche, d.h. primäre Fruchthaut. Dabei wird die Schale rau, was bei glattschaligen Früchten zu einer erheblichen Qualitätsminderung führt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die Regulation der Peridermbildung, die in der Regel vor dem Versagen und Verlust der primären Fruchthaut einsetzt.

• Auslösende Faktoren der Peridermbildung (Nässeinduktion)
• Genaktivierungen und Sequenz der strukturellen Änderungen nach Induktion der Peridermbildung (PCR, Gensonden, Bildanalyse)
• Mechanische Eigenschaften des Periderms, des Übergangs zwischen Epidermis + Kutikula und Korkzellen (Zugversuch, Relaxationstest)
• Struktur des Periderms  (Bildanalyse, Interferometrie)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

In der letzten Wachstumsphase akkumulieren weiche Früchte im Fruchtfleisch große Mengen an osmotisch wirksamen Stoffen (Zucker, Zuckeralkohole, Säuren). Gleichzeitig verliert das Xylem als wassertransportierendes Gewebe seine Funktion. Permanente Wasserabgabe erfolgt durch Transpiration. Wasseraufnahme und -abgabe bestimmen die Turgeszenz der Früchte. Daher wird die Dynamik des Wasserpotentials der gesamten Frucht (osmotisches Potential, Turgor) intensiv untersucht.

• Messung von osmotischen Drücken (Osmometrie, Plasmolyse), Turgor (Pressure Probe Messungen), Transpiration (Wägung, Diffusionszellen) im Laufe der Fruchtentwicklung und unter unterschiedlichen Umweltbedingungen
• Wasserdampfpermeabilität von Außenschichten (Diffusionszellen, Wägung)
• Messung der hydraulischen Leitfähigkeit einzelner Fruchtabschnitte (Pressure Probe Messungen)
• Wasserverteilung in der Frucht (Osmometrie)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

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Zahlreiche Stein- und Beerenfrüchte platzen nach oberflächlichem Kontakt mit Wasser, wodurch in der obstbaulichen Praxis an vielen Kulturen erhebliche Verluste entstehen. Es werden die Ursachen der Rissbildung und die Rissgenese im Detail untersucht.

• Quantifizierung und Genese mikroskopischen und makroskopischen Rissen nach variabler Vorgeschichte (submerse Inkubation, Farbstoffinfiltration, Platztest, Videoaufzeichnung)
• Identifikation des Rissmodus und der beteiligten Zellstrukturen (Elastometer, Mikroskopie)
• Rolle von Calcium in der Rissgenese (Ca-Vorbehandlungen und Platztest), Calcium-Aufnahme und Calcium-Gehalt von Früchten (radioaktive Markierung, LSC, AAS)
• Zellkollaps bei Rissverlängerung (Eluatanalysen)
• Mechanik der Rissbildung (Elastometer)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

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Mit dem Weichwerden von Früchten kommt es zur Lockerung des Zellwandverbandes. In vielen Fällen werden Pektine der Mittellamelle abgebaut. Zellwände quellen bei Absterben von Protoplasten. Detaillierte Analysen zur Zellwandchemie und zum Quellungsverhalten sollen Aufschluss über die Konstitution der Zellwand in reifenden Früchten liefern.

• Quellungsverhalten von Zellwänden unter variierenden physikochemischen Bedingungen (Bildanalyse)
• Isolation von Zellwandfraktionen (chemische Extraktion) und Testung des Quellungsverhaltens der Zellwandfraktionen (Quellungszellen)
• Identifikation von Zellwandkomponenten mittels Antikörper (Fluoreszenzmikroskopie)
• Identifikation von Zellwandfraktionen bei Rissbildung  (Fluoreszenzmikroskopie)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

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Photosyntheseprodukte werden als Transportzucker im Phloem, Wasser und darin gelöste Mineralstoffe über das Xylem in Früchte transportiert. Wachstum, Ablagerung von Zuckern (Zuckeralkoholen) und Säuren in Früchten, ihre Versorgung mit Calcium und Kalium und die Turgeszenz wird wesentlich durch die Funktionstüchtigkeit der Ferntransportwege bestimmt.

• Anteil von Phloem- und Xylemtransport an der Versorgung der Früchte im Laufe der Fruchtentwicklung (Wegaufnehmer, Potometrie)
• Nachweis der Xylemfunktionalität (Farbstofftranslokation, Potometrie)
• Anatomische Quantifizierung der Leitbündelanteile im Laufe der Fruchtentwicklung (Bildanalyse)
• Ferntransport in reife Früchte (= Phloemtransport) unter verschiedenen Umweltbedingungen (Wegaufnehmer)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

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In der obstbaulichen Praxis werden zuweilen unerwartete Veränderungen an Früchten beobachtet, deren Ursachen nicht ohne weiteres erklärt werden können. Einige dieser Phänomene werden gezielt analysiert, um die mechanistischen Grundlagen von Defekten zu ergründen. Zumeist ergeben sich hieraus in der obstbaulichen Praxis anwendbare Maßnahmen. 

• Schalenflecken bei Lagerung von Elstar-Äpfeln (Mikroskopie, Bildanalyse, Ascorbinsäure-Bestimmung)
• Pitting an Süßkirschen (objektspezifische, mechanische Belastungstest)
• Orangenhaut Symptome bei Lagerung von Süßkirschen (Interferometrie)
• Faktor Licht bei Entwicklung von rotfleischigen Äpfeln (Bildanalyse)
• Halswelke bei Pflaumen (Bildanalyse, Osmometrie, Potometrie, mechanische Tests)
• Water soaking und Platzen bei Erdbeeren
• Aufreißen der Schale bei Bananen
• Lichtsteuerung der Fruchtentwicklung bei Tomate und Erdbeere (LED Zusatzlicht)
• Leitbündelverbräunung bei Kanzi-Äpfeln (Bildanalyse)

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