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Einfluß verschiedener Ernährung und anderer Wachtumsfaktoren auf die Aktivität der Oxydationsenzyme in Pflanzen

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Qualitas plantarum et materiae vegetabiles Aims and scope Submit manuscript

Zusammenfassung

In Wasserkulturversuchen wurde der Einfluß verschiedener Mineralstoffernährung und anderer Wachstumsfaktoren auf die Enzyme der terminalen Atmung in Pflanzen untersucht (Ascorbinatoxydase, Cytochromoxydase, Phenoloxydasen, Peroxydase, Katalase) und mit den entsprechenden Ertragsbestimmungen in Verbindung gebracht.

1. Steigende Kaligaben senken die Aktivität der Oxydationsfermente bei gleichzeitiger Zunahme der Substanzproduktion. Einseitig hohe Kalidüngung führt zu einem gewissen Ertragsrückgang, verbunden mit erneutem Anstieg der Enzymtätigkeit. Die Katalaseaktivität nimmt mit der Kalidüngung in der Regel zu; Pflanzen mit schwachem Kalimangel weisen vorübergehend eine stark erhöhte Katalasetätigkeit auf.

2. Mit zunehmender Stickstoffernährung steigen die Erträge sowie die Aktivitäten aller oxydierenden Enzyme an. Pflanzen, die unter starkem N-Mangel leiden, weisen eine sehr niedrige Oxydasetätigkeit auf, dagegen führt schwacher bis mäßiger Stickstoffmangel zu einer auffallenden Betonung einzelner offenbar sehr wichtiger Atmungsenzyme.

3. Eine Steigerung der Phosphorsäure erhöht die Aktivität der Atmungsenzyme ähnlich der Stickstoffdüngung, jedoch sind die relativen Unterschiede im ersteren Falle geringer. Bei schwachem oder mäßigem P-Mangel ist die Aktivität einzelner Enzyme stark überhöht.

4. In Versuchen mit steigenden Borgaben finden wir die höchste Enzymaktivität unter ungünstigen Ernährungsbedingungen (Bormangel oder -überdüngung), die beide zu einer geringeren Substanzbildung führen. Optimal ernährte Pflanzen erzielen hohe Erträge bei normaler Atmungstätigkeit.

5. Mit zunehmender Eisendüngung steigen Substanzproduktion und Aktivität aller Oxydationsenzyme an. Bei schwachem Eisenmangel sind einzelne Enzyme besonders hoch, in Pflanzen mit starken Mangelsymptomen dagegen alle sehr niedrig.

6. Geringe Fluorgaben bewirken einen leichten Ertragsrückgang und eine schwach erhöhte Enzymaktivität. Höhere Fluorkonzentrationen führen schließlich zum völligen Zusammenbruch des Wachstums, begleitet von einem steilen Anstieg der Atmungsenzyme.

7. Mangelnde Wasserversorgung führt zu einem starken Anstieg der Enzyme der terminalen Oxydation mit Ausnahme der Katalase.

8. Licht hemmt die Aktivität aller untersuchten Oxydationsenzyme.

Summary

The influence of mineral nutrition, different water and light conditions on the enzymes of terminal oxidation (Ascorbinatoxidase, Phenoloxidases, Peroxidase, Katalase) has been studied in plants.

Rising amounts of potassium lowered the activity of oxidizing enzymes and increased dry matter production. Extremely high amounts of potassium depressed yields and increased enzyme activity again. Nitrogen increased both yields and enzyme activities. Plants suffering from severe nitrogen-deficiency showed a very low oxidation activity, whereas slight or moderate nitrogen deficiency emphasized the activity of a few single respiration enzymes. Rising amounts of phosphorus influenced these enzymes in a similar way — but with smaller differences than nitrogen. In experiments with boron the highest enzyme activity was found in plants suffering from boron deficiency as well as boron toxicity together with a low dry matter production in both cases. Plants well dressed with boron obtained optimal yields and a relatively low respiration. Rising amounts of iron increased dry matter production and activity of all oxidizing enzymes. Slight iron deficiency showed high activity of single enzymes. Fluorine caused severe depression of yields and high enzyme activities.

Water deficiency increased respiration strongly. Light inhibited the activity of all oxidizing enzymes examined.

Resumé

Les divers sels minéraux, et d'autres facteurs de croissance, donnés en milieu liquide (cultures sur solution) ont été étudiés quant à leur action sur les enzymes de la respiration terminale des végétaux (Oxydase de l'acide ascorbique, cytochromoxydase, phénoloxydase, peroxydase, catalase), en rapport avec les divers rendements obtenus sur ces milieux.

1) Des doses croissantes d'ions K diminuent l'activité des ferments d'oxydation, tandis que la production de matière sèche croît. Une fumure potassique forte et déséquilibrée conduit à une certaine diminution de rendement, liée à une nouvelle augmentation de l'activité enzymatique. L'activité de la catalase augmente en général avec la fumure potassique; toutefois, des plantes souffrant d'une faible carence potassique ont montré passagèrement une augmentation de l'activité enzymatique.

2) Des doses croissantes d'azote augmentent les rendements ainsi que l'activité de tous les enzymes d'oxydation. Les végétaux qui souffrent d'une forte carence en N, montrent une activité oxydasique faible; ceux qui sont soumis à une carence faible, ou modérée de N, montrent déjà une activité considérable de certains enzymes respiratoires apparemment fondamentaux.

3) Des doses croissantes d'acide phosphorique augmentent l'activité des enzymes respiratoires, comme le fait l'azote; toutefois les différences relatives sont plus faibles dans ce cas. Dans le cas de carences faibles ou modérées en P, l'activité de certainens zymes est fortement exagérée.

4) Dans le cas de doses croissantes de bore, le maximum d'activité enzymatique se place dans les conditions de nutrition les moins favorables (carence en bore, ou excès de bore), conditions qui conduisent l'une et l'autre à des diminutions de récoltes. Des plantes recevant la nourriture optima donnent de bons rendements, pour une activité respiratoire normale.

5) Dans le cas de fumures en fer croissantes, la production de matière sèche, l'activité de tous les enzymes d'oxydation augmentent parallèlement. Pour une faible carence en fer, certains ferments sont remarquablement actifs chez les végétaux; pour une forte carence, tous les ferments sont sans exception à des taux très bas.

6) De petites quantités de fluor déterminent une petite diminution de rendement, et une petite augmentation de l'activité enzymatique. Des quantités plus considérables de fluor arrêtent complètement la croissance, tout en augmentant brutalement le taux d'enzyme.

7) Une alimentation en eau insuffisante détermine une forte augmentation des enzymes de l'oxydation terminale, à l'exception de la catalase.

8) La lumière inhibe l'activité de tous les enzymes étudiés.

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  1. Anton Amberger
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Aus dem Agrikulturchemischen Institut Weihenstephan

Auszug aus der Habilitationsarbeit, Techn. Hochschule München-Weihenstephan 1959.

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Amberger, A. Einfluß verschiedener Ernährung und anderer Wachtumsfaktoren auf die Aktivität der Oxydationsenzyme in Pflanzen. Plant Food Hum Nutr 7, 249–272 (1960). https://doi.org/10.1007/BF01104093

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