RT Dissertation/Thesis
T1 Sortenspezifische Veränderung der Fruchtfleischfestigkeit bei Apfel während der Lagerung unter Berücksichtigung des Signalmoleküls Ethylen
A1 Zimmermann,Telse
WP 2020/01/20
AB Die Reife der Apfelfrucht wird durch Ethylen, einem Reifungshormon, initiiert und der Reifebeginn ist durch einen Anstieg der fruchteigenen Ethylenproduktion gekennzeichnet. Während der Reife nimmt u.a. die Fruchtfleischfestigkeit ab, die eines der wichtigsten Qualitätsparameter für den Konsumenten und den Handel ist. Die Abnahme der Fruchtfleischfestigkeit des Apfels nach der Ernte verläuft dreiphasig, wobei die erste Phase, bei der es noch nicht zu einem signifikantem Festigkeitsabbau kommt, die wichtigste ist. Die Länge der ersten Phase unterscheidet sich in den Apfelsorten, dabei haben schnell weichwerdende Sorten eine kurze und lange festbleibende Sorten eine lange erste Phase. Durch Zugabe von Ethylen wird diese Phase, je nach Ethylensensitivität der Sorte, verkürzt. Die Abnahme der Fruchtfleischfestigkeit wird hauptsächlich durch die Veränderung der Zellwand im Reifeverlauf bedingt. Ziel ist es zum einen die sortenspezifische Fruchtfleischfestigkeitsabnahme zu ergründen, indem die Genexpression einiger zellwandmodifizierender Gene sowie die Aktivität des zellwandmodifizierenden Enzyms β Galaktosidase (GAL) bestimmt wird, und zum anderen der Ursache für die Ethylensensitivität der Sorten nachzugehen, indem die Ethylenproduktion, Aktivität und Genexpression der Ethylenbiosynthese-Enzyme sowie die Genexpression der Ethylenrezeptoren und der Ethylensignalproteine gemessen werden. Um die sortenspezifischen Veränderung zu erfassen, werden drei Apfelsorten mit unterschiedlichem Verlauf der Fruchtfleischfestigkeitsabnahme und Ethylenproduktion verwendet und im Kühllager bei 10° C bis zu einer Lagerdauer von 4 Monaten verwahrt. Die Sorte ‚Pinova‘ gilt als festbleibend und die Sorten ‚Elstar‘ und ‚Golden Delicious‘ als weichwerdend. ‚Pinova‘ und ‚Elstar‘ weisen eine vergleichsweise niedrige Ethylenproduktion zu ‚Golden Delicious‘ auf. Zusätzlich wird der Reifeverlauf dieser Sorten beeinflusst, indem dieser durch die Anwendung von 1 Methylcyclopropen (1 MCP) gehemmt und durch die Zugabe von Ethylen beschleunigt wird. Als wesentliche Ergebnisse zeigen sich, dass trotz unterschiedlicher Menge an produziertem Ethylen nur die weichwerdenden Sorten eine Korrelation zwischen Fruchtfleischfestigkeit und Ethylenproduktion aufweisen, obwohl die Genexpression der Ethylenbiosyntheseenzyme von ‚Elstar‘ und ‚Pinova‘ keinen Sortenunterschied erkennen lassen. Weiterhin zeigt sich kein Sortenunterschied in der Genexpression der Ethylenrezeptoren sowie der Signalproteine, obwohl ‚Elstar‘ ethylensensitiv im Gegensatz zu ‚Pinova‘ ist. Durch Vergleiche mit der Literatur wird vermutet, dass zum einen die Menge der Ethylenrezeptoren ERS1 und ERS2 mit der Fruchtfleischfestigkeit in Zusammenhang stehen und zum anderen der Ethylenrezeptor ETR2 der Sensor der Ethylensensitivität sein könnte. Die Ergebnisse zur Aufklärung der Veränderung der Zellwand verweisen zwar auf einen Sortenunterschied in der Genexpression von MdPG, MdAF, MdXTH2 und MdXYL mit höheren Werten bei ‚Elstar‘, aber weder die erwartete Hemmung durch 1 MCP noch Förderung durch Ethylen dieser Gene ist eingetreten. Die GAL-Aktivität zeigt zwar ein sortenspezifisches Muster, welches aber nicht mit der Fruchtfleischfestigkeit korreliert. Auch für die Enzymaktivität anderer zellwandmodifizierender Enzyme oder Gesamtzellwandgehalte gibt es in der Literatur keinen Hinweis auf einen Zusammenhang zur Fruchtfleischfestigkeit. Hier liegt die Vermutung nahe, dass die Verknüpfung der einzelnen Zellwandbestandteile zum einen die Fruchtfleischfestigkeit bedingt und zum anderen die Substratverfügbarkeit für die jeweiligen zellwandmodifizierenden Proteine limitiert.
K1 Apfel
K1 Ethylenbiosynthese
K1 Ethylensignaltransduktion
K1 zellwandmodifizierende Proteine
PP Hohenheim
PB Kommunikations-, Informations- und Medienzentrum der Universität Hohenheim
UL http://opus.uni-hohenheim.de/volltexte/2020/1688