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Titelaufnahme

Titel
Effects of accelerated ageing on the antioxidant system in "Brassica oleracea" seeds / Christina Schausberger
VerfasserSchausberger, Christina
Begutachter / BegutachterinKranner, Ilse
Betreuer / BetreuerinRoach, Thomas Duncan
Erschienen2014
UmfangVII, 62 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftInnsbruck, Univ., Master-Arb., 2014
Anmerkung
Kurzfassung in dt. und engl. Sprache
Datum der AbgabeSeptember 2014
SpracheEnglisch
DokumenttypMasterarbeit
Schlagwörter (EN)antioxidant / ROS / Brassica oleracea / seeds
Schlagwörter (GND)Gemüsekohl / Samen / Altern / Sauerstoffkonzentration / Keimfähigkeit
URNurn:nbn:at:at-ubi:1-1188 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
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Effects of accelerated ageing on the antioxidant system in "Brassica oleracea" seeds [2.91 mb]
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Nachweis
Zusammenfassung (Deutsch)

Samen bilden die Grundlage der menschlichen Ernährung. Um eine hohe Saatguts-Qualität zu gewährleisten, ist die Lagerung ein ausschlaggebender Faktor, welcher über die Keimfähigkeit und Triebkraft von Samen bestimmt. Oxidative Schäden, die durch reaktiven Sauerstoff (ROS) entstehen, tragen dabei maßgeblich zur Samenalterung bei. Wasserlösliche Antioxidantien wie Glutathion (GSH), fettlösliche Antioxidantien wie Tocochromanole und antioxidative Enzyme entgiften ROS und halten somit das Redoxgleichgewicht der Zelle aufrecht.

Zwei Genotypen von Brassica oleracea, einer mit hoher Triebkraft (Genotyp Sl101) und der andere mit niedriger Triebkraft (Genotyp A12), wurden bei 40C und 75% Luftfeuchtigkeit und unter Umgebungssauerstoff (18 - 21%) oder unter erhöhtem Sauerstoffgehalt (78%) künstlich gealtert. Bis nach 19 Tagen der Alterung war die Keimfähigkeit hoch [100-92% Keimung] und sank dann kontinuierlich auf 1% nach 8 Wochen ab. Dabei beeinträchtigte der erhöhte Sauerstoffgehalt die Keimungsgeschwindigkeit (Triebkraft), jedoch nicht die Keimfähigkeit selbst. Die Samen von B. oleracea wurden mit HPLC, GC-MS und spektrophotometrischen Analysen untersucht. Dabei zeigte sich, dass während der ersten 19 Tage des Alterns die höchste Abnahme an GSH und Zunahme an Glutathiondisulphid (GSSG) zu verzeichnen war. Das ist ein Hinweis dafür, dass ROS durch GSH entgiftet werden konnten. Das Halbzellen-Reduktionspotential des Redoxpaares GSSG/2GSH (EGSSG/2GSH) gilt als Marker für den Redox-Zustand der Zelle und ist abhängig von den Konzentrationen und dem Gesamtgehalt an GSH. Zwischen vier und 19 Tagen des Alterns, also noch bevor die Keimfähigkeit der Samen sank, verschob sich EGSSG/2GSH markant zu weniger negativen Werten. Damit ist EGSSG/2GSH ein Indikator für den frühzeitigen Stress in B. oleracea Samen unter den für diese Arbeit gewählten Bedingungen der künstlichen Alterung. Gleichzeitig mit dem Verlust an GSH verringerte sich auch die Aktivität des Enzyms Glutathion-Reduktase (GR) kontinuierlich. Die Aktivitäten der Enzyme Glukose-6-phosphat-Dehydrogenase (G6PDH), Glutathion-Peroxidase (GPX) und Lipoxygenase (LOX) hingegen wurde weniger durch die Alterung beeinträchtigt. In beiden Genotypen nahm der Gehalt an -Tocopherol, welches das zweithäufigste Tocochromanol in B. oleracea Samen ist, durch das Altern signifikant ab. Hingegen stiegen -Tocopherol und -Tocotrienol Werte an, weshalb auch der Gesamt-Tocochromanolgehalt während der Alterung unverändert blieb. Das Altern der Samen bei erhöhtem Sauerstoffgehalt, nicht aber bei Umgebungssauerstoff, reduzierte -Tocotrienol. Die künstliche Alterung veränderte den Gehalt an Fettsäuren in B. oleracea Samen nicht. Hingegen unterschied sich der Gehalt bestimmter Fettsäuren (C16:1, C18:1, C18:2, C22:0, C22:1, C22:2) zwischen den beiden Genotypen, wobei Samen mit niedriger Triebkraft die geringeren Werte besaßen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die anfänglich abnehmende Triebkraft von Samen sich nicht auf die Keimfähigkeit während des Alterns auswirkte. Ebenso waren keine Unterschiede zwischen den Genotypen am Gehalt der Antioxidantien und Enzyme festzustellen. Erhöhter Sauerstoff während des Alterungsvorganges beeinflusste die Keimungsgeschwindigkeit negativ. Gegen jede Erwartung führte erhöhter Sauerstoff jedoch Großteils zu keiner merklichen Beeinträchtigung der hier untersuchten Stoffe im Vergleich zu Alterung bei Umgebungssauerstoff.

Zusammenfassung (Englisch)

Seeds are the basis of agriculture, providing food to humans and animals. Seed quality is a key factor for crop growth and health whereby seed storage conditions greatly impact on seed viability (ability to live and germinate) and vigour (performance during germination). Increasing oxidative damage by reactive oxygen species (ROS) contributes to the ageing process. Water-soluble antioxidants, such as glutathione (GSH), and lipid-soluble antioxidants, such as tocochromanols scavenge ROS, and redox control is key to seed longevity. Differences in the antioxidant system of B. oleracea seeds with high vigour (genotype Sl101) and low vigour (genotype A12) were examined during ageing at 40C and 75% relative humidity at ambient (18-21%) or high (78%) O2 concentrations. High seed viability was maintained [92% to 100% total germination (TG)] during the first 19 days of ageing, and subsequently declined to 1% TG after 56 d. Interestingly, ageing under high O2 decreased the vigour of both genotypes without decreasing total germination. Early in ageing GSH was oxidised to glutathione disulphide (GSSG), indicating that ROS were scavenged by GSH. As a marker of the cellular redox state, the half-cell reduction potential of the GSSG/2GSH redox couple (EGSSG/2GSH), calculated using the Nernst equation, rapidly shifted to less negative values (i.e., more oxidising) during the first 19 days of ageing before viability was lost. Therefore, in B. oleracea the EGSSG/2GSH is an early stress marker before viability loss under the chosen conditions. The shift in the cellular redox balance was accompanied by a steady decrease in activity of glutathione reductase (GR), however, the activity of glucose-6-phosphate dehydrogenase, glutathione peroxidase and lipoxygenase showed less dramatic changes. In seeds of both vigour genotypes the -tocopherol content, the second most abundant tocochromanol, decreased during ageing, whereas -tocopherol and -tocotrienol slightly increased, and total tocochromanol content remained stable. Only ageing under high O2 led to a decline in -tocotrienol, as observed in both genotypes. The fatty acid composition showed no variation in response to ageing, but C16:1, C18:1, C18:2, C22:0, C22:1, C22:2 contents significantly differed between the two genotypes. In conclusion, the results show that ageing of B. oleracea seeds is associated with changes in the antioxidant defence system. Neither enzyme activity nor non-enzymatic antioxidants (glutathione, tocochromanols) or longevity differed between vigour types. Ageing under high O2 affected seeds of B. oleracea less negatively than expected, which warrants further investigation.