Das Zentralinstitut für Genetik und Kulturpflanzenforschung Gatersleben der AdW der DDR im Zeitraum 1969–1983 — Versuch einer Rückschau auf Forschungsziele und ausgewählte Forschungsleistungen

Zusammenfassung Es wird ein Überblick über die Entwicklung des Zentralinstitutes im Zeitraum 1969–1983 gegeben. Änderungen der Institutsstruktur und Aufgabenstellung werden umrissen und wesentliche Ergebnisse der Forschungsarbeit dargestellt. Publikationslisten sind in den Bänden XVIII-XXXII der Kulturpflanze enthalten.

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The central institute of genetics and research in cultivated plants of the academy of sciences of the GDR, Gatersleben, during the time span from 1969 to 1983-a retrospective view on research goals and selected results

Summary A survey is given with respect to the development of the institute during the time period encompassing the years 1969–1983. Changes of the institute's structure and research topics as well as the main results of research are summarized. For references the reader should consult the lists of publications in the appropriate volumes of Kulturpflanze (volumes XVIII-XXXII).

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1969–1983 . ; - . 18–32 «».

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Vortrag auf der Festveranstaltung (3. 10. 84) des ZI anläßlich des 35. Jahrestages der Gründung der DDR.     

Beziehungen zwischen Kohlenstoff-und Stickstoffmetabolismus bei Pflanzen — eine Übersicht über ausgewählte Aspekte

Zusammenfassung Die mannigfaltigen Wechselbeziehungen zwischen photosynthetischer Kohlenstoffassimilation und N-Metabolismus haben weltweit eine Vielzahl von Untersuchungen stimuliert. Es ist versucht worden, zu einigen ausgewählten Aspekten dieses komplexen Problemkreises eine Übersicht über den gegenwärtigen Kenntnisstand zu geben. Von den Prozessen auf molekularer Ebene wurden besonders der photorespiratorische N-Zyklus und die Beziehungen zwischen Photosynthese und Nitratassimilation berücksichtigt. Auf der organismischen Ebene spielen Wechselwirkungen zwischen Photosynthese und N-Haushalt in bezug auf die Ertragsbildung eine besondere Rolle. Sie wurden am Beispiel des Getreides erörtert. Mathematische Modelle der Photosynthese und Ertragsbildung haben in stärkerem Maße als bisher dem Einfluß des N-Metabolismus Rechnung zu tragen. Daher wurde der Darstellung dieses Problemkreises besondere Aufmerksamkeit gewidmet.

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Interactions between carbon and nitrogen metabolism in plants — a review of some selected topics

Summary The multiple interactions between photosynthetic carbon assimilation and nitrogen metabolism have stimulated worldwide investigations. In the present review some selected topics of this field are discussed. At the molecular level the photo-respiratory nitrogen cycle and relationships between photosynthesis and nitrate assimilation are especially considered. At the whole plant level relationships between photosynthesis and N metabolism are of importance with regard to yield formation of cultivated plants. As an example the situation in cereals is discussed. Mathematical models of photosynthesis and yield formation have to consider the influence of nitrogen metabolism on these processes. Therefore this aspect was treated in some detail.

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Charakterisierung der organischen bodensubstanz (OBS) nach dem grad ihrer umsetzbarkeit und ihre bedeutung für transformationsprozesse für nähr‐ und schadstoffe

Aus langjährigen Untersuchungen sowie aus Literaturdaten werden unterschiedliche Kriterien der Fraktionierung der OBS vorgestellt und diskutiert. Es wird abgeleitet, daß die OBS für die Beurteilung von Umsatzprozessen in mindestens zwei Fraktionen unterteilt werden muß. Zur Abschätzung des umsetzbaren Anteils der OBS, zur Stickstoffnachlieferung aus dem Boden sowie trendweise zur Abschätzung von Mobilitäten und Verfügbarkeiten von Schwermetallen und Schadorganika wird die Eignung der einfach zu erfassenden heißwasserextrahierbaren Fraktion der OBS herangezogen.     

Ausgrabungen vorgeschichtlicher Funde im Gelände des Institutes für Kulturpflanzenforschung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin in Gatersleben

Zusammenfassung Durch die Ausgrabungen im Gelände des Institutes für Kulturpflanzenforschung der Deutschen Akademie der Wissenschaften zu Berlin in Gatersleben konnte für diesen Teil der Selkeniederung eine dreifache Besiedlung in vorgeschichtlicher Zeit nachgewiesen werden. Durch eine intensive Flurbegehung wurde auch die Ausdehnung der bandkeramischen und der früheisenzeitlichen Siedlung weitgehend festgestellt. Auf Grund des Fundmaterials läßt sich teilweise schon ein guter Eindruck von dem Leben und der Wirtschaftsweise der Menschen der damaligen Zeit gewinnen. Um das Bild noch zu vervollständigen, muß jedoch weiterhin bei sämtlichen Erdarbeiten im Institutsgelände auf vorgeschichtliche Funde geachtet werden.     

Bedeutung der rhizosphären‐ und endophytischen bakterien für die pflanzenernährung

Die Nährstofftransformation in der Rhizosphäre von Kulturpflanzen ist maßgeblich mikrobiell bedingt und bildet die Grundlage für die Bereitstellung der Makro‐ und Mikronährstoffe für das Pflanzenwachstum. Am Beispiel der Mineralisierung organischer Bodensubstanz und der assoziativen biologischen Luftstickstoffbindung durch Bakterien wird der Einfluß der C‐ und N‐Verfügbarkeit in der Rhizosphäre auf die bakterielle Aktivität und die Expression des Nitrogenase Enzyms analysiert und diskutiert. Sowohl Düngung als auch die Bakterienpopulationsstruktur in der Rhizosphäre beeinflussen die Menge und Zusammensetzung der Wurzelexsudate und somit die Keimzahl und die Aktivität der Rhizosphärenmikroflora. Eigene und Literaturergebnisse weisen auf die Bedeutung der Ernährungs‐ und Wachstumsbedingungen der Pflanzen hin, wenn Bruttonährstoffumsetzungen in der Rhizosphäre gemessen werden sollen.     

Forderung der biologischen luftstickstoffbindung bei lupinen und serradella,ein beitrag für die ressourcensparende pflanzenernährung

Durch Saatgutinokulation mit selektierten leistungsfähigen Bradyrhizobium‐Bakterien wurde der Sproßtrockenmasse‐und Samenertrag von Lupinen und Serradella in Feld‐ und Großversuchen auf unterschiedlichen Standorten (lehmigem Sand und sandigem Lehm) ohne zusätzlichen Düngereinsatz in mehreren Jahren wiederholt erhöht. Die Inokulation war bei unterschiedlichen Sorten von gelben, weißen und blauen Lupinen und bei Leguminosengemenge in Frühjahrs‐und Sommeraussaaten wirksam. Sie wirkte sich auch positiv auf die Wurzelentwicklung aus.     

Möglichkeiten und Ansätze für einen Gentransfer bei der Zuckerrübe (Beta vulgaris L.)

Zusammenfassung Durch Übertragung von klonierten Fremdgenen läßt sich die genetische Variabilität der Kulturpflanzen wesentlich erweitern. Insbesondere die Übertragung monogen bedingter Resistenzeigenschaften gelingt bei einer zunehmenden Zahl von Kulturpflanzen. Für die ökonomisch wichtige Zuckerrübe ist ein etabliertes Gentransferverfahren bisher nicht verfügbar. Während Einschleusung, Integration und Expression von Fremdgenen in Zuckerrübenzellen und -gewebe mit einer Vielzahl von Gentransfermethoden erreicht werden können, ist die Regeneration transgener Zuckerrübenzellen zu transgenen Pflanzen bisher nur in wenigen Laboratorien gelungen. Die experimentellen Details wurden bisher nicht publiziert. Die vorliegende Arbeit beschreibt Verfahren, die sich für einen Gentransfer bei der Zuckerrübe eignen sollten. Expression und meiotische Stabilität der transferierten Gene werden behandelt sowie Anwendungsmöglichkeiten des Gentransfers bei der Zuckerrübe kurz diskutiert.

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Chances and approaches for gene transfer in sugar beet (Beta vulgaris L.)

Summary The genetic variability of cultivated plants can be extensively increased by the transfer of cloned genes. Especially the transfer of monogeneously coded resistancies is established for an increasing number of cultivated plants. A routine gene transfer method is not available for the economicly important sugar beet. Though transfer, integration and expression of foreign genes in cells and tissues of sugar beet can be achieved by a number of gene transfer methods, only a few laboratories succeeded in the regeneration of transgenic cells of sugar beet to transgenic plants. The experimental details have not been published until now. This paper deals with methods which could be useful for gene transfer in sugar beet. Expression and meiotic stability of transferred genes are described and the aims of gene transfer in sugar beet are shortly discussed.

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(Beta vulgaris L.)

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Einschätzung der potentiellen wassererosionsgefährdung für gemeinden und regionen der bundesländer Mecklenburg‐Vorpommern,brandenburg, Sachsen‐Anhalt und der freistaaten Thüringen und Sachsen

Eine Karte der potentiellen Wassererosionsgefährdung für die östlichen Bundesländer wurde auf der Grundlage gemeindebezogener Datensätze mit Ergebnissen der Mittelmaßstäbigen landwirtschaftlichen Standortkartierung (MMK) erarbeitet. Die Karte enthält das Resultat einer vergleichenden Beurteilung der landwirtschaftlich genutzten Böden hinsichtlich der potentiellen Gefährdung durch Wassererosion auf der Grundlage von Kartierungseinheiten der MMK. Die potentielle Wassererosionsgefährdung wird nach Substrat‐ und Hangneigungsflächentypen eingeschätzt. Auf der Grundlage der gemeindebezogen digitalisierten Kartierungseinheiten der MMK wird der Flächenanteil der auf der landwirtschaftlichen Nutzfläche der einzelnen Gemeinden vorkommenden Gefährdungsklassen berechnet. Die Beurteilungskenngrößen können zum Vergleich erosionsrelevanter Grunddaten naturräumlicher und administrativer Gebietseinheiten dienen. Werden detailliertere Informationen benötigt, sind darüberhinaus konturenund schlagbezogene Bewertungen möglich. Nach entsprechender Interpretation ist es möglich, Daten zur überschlägigen Abschätzung potentieller Bodenund Schadstoffeinträge in Flußeinzugsgebiete bereitzustellen.     

Beziehungen zwischen dem Humusgehalt im Boden und den Erträgen einiger Fruchtarten in einem langjährigen Düngungsversuch

Seit 1984 wird in Dülmen im Rahmen des IOSDV‐Programms ein statischer Dauerversuch durchgeführt. Um die Bedeutung organischer und mineralischer Düngung für den Ertrag und die Bodenfruchtbarkeit zu untersuchen, werden drei Bewirtschaftungsweisen miteinander verglichen (A: ohne organische Düngung; B: mit Stallmist alle drei Jahre zur Hackfrucht; C: mit Stroheinarbeitung). In jeder der drei Bewirtschaftungsweisen wird die mineralische N‐Düngung in 5 Stufen variiert. Innerhalb der 11 Versuchsjahre traten große Ertragsschwankungen auf, die vor allem auf Mindererträge infolge von Frühjahrs‐ und Sommertrockenheit zurückzuführen sind. Die mineralische N‐Düngung bewirkte bis zur höchsten N‐Stufe signifikante Mehrerträge und einen signifikanten Anstieg der N‐Entzüge. Im Vergleich zur Variante ohne organische Düngung führte die Ausbringung von Stallmist im Mittel aller N‐Stufen und Jahre zu einem signifikanten Ertragsanstieg und zu höheren N‐Entzügen.

Der positive Einfluß der Stallmistdüngung trat vornehmlich im Jahr der Ausbringung auf, in den Folgejahren zeigten sich nur geringe Nachwirkungen, die nicht statistisch gesichert werden konnten. Die Ertragsvorteile durch Stallmistdüngung wurden mit steigender mineralischer N‐Düngung immer geringer und waren bei der höchsten mineralischen N‐Stufe nicht mehr nachweisbar. Durch die Stroh‐ und N‐Ausgleichsdüngung (C) wurden die Erträge nur tendenziell erhöht und auch hier war der Einfluß der Stroheinarbeitung bei hoher mineralischer N‐Düngung nicht mehr nachzuweisen. Dies deutet darauf hin, daß die Wirkung von Stallmist und Stroh auf eine zusätzliche N‐Wirkung zurückzuführen ist und eine Bodenverbesserung durch die organische Düngung nach 11 Jahren nicht nachzuweisen ist.     

Chemische Mutagenese beim Säuger — Mutagene Substanzen und ihre Bedeutung für das genetische Risiko

Zusammenfassung Der gegenwärtige Stand auf dem Gebiet der Bestimmung des genetischen Risikos nach Chemikalienexposition wird dargestellt. Einbezogen werden Fragen der Mutagensensibilität somatischer Zellen und der Stadienspezifität in Keimzellen, die Wirkung pharmakokinetischer Determinanten sowie der Einfluß der DNA-Reparatur. Die Verwendung des genetischen Parallelogramms wird am Beispiel des Cytostatikums Cyclophosphamid vorgestellt. Der Autor kommt zur Feststellung, daß ein umfassendes Modell für die Risikoermittlung nach Mutagenexposition noch nicht gegeben ist. Das Doubling-Dose-Konzept in Verbindung mit Basisdaten aus der Säugetiermutagenese und pharmakokinetischen Parametern erlaubt für eine Anzahl chemischer Mutagene die Vorhersage des genetischen Risikos.

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Chemical mutagenesis; mutagenic compounds and genetic risk

Summary The present status of genetic risk assessment for exposure to mutagenic chemicals is summarized. Problems such as sensitivity of somatic tissue and germ cells, stage specificity of chemical mutagens in germ cells, contribution of pharmacokinetic processes and modifying effects of DNA rapair are discussed. The use of the genetic parallelogramme method for risk estimation is demonstrated with own data for the cytostatic drug cyclophosphamide. From all aspects it is concluded that a general acceptable model for genetic risk assessment is not available at present. A useful way could be at least for some chemical mutagens the doubling dose concept ofEhling in combination with other basic data from mammalian mutagenesis and pharmacokinetic parameters.

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Multivalente Assoziationen in diploiden Pollenmutterzellen der Tomate (Lycopersicon esculentum Mill.) und ihre Bedeutung für das Problem der Chromosomengrundzahl

Zusammenfassung 1. Bei der Tomate (Lycopersicon esculentum) zeigen in den frühen meiotischen Stadien die terminalen Makrochromomeren, die sog. Telomeren, besondere Paarungstendenzen, die eine Persistenz terminal gepaarter Gemini bis in die Metaphase I bedingen. Sie sind zusammen mit der höchstwahrscheinlich ähnlichen unspezifischen Anziehung der Kinetochoren der Anlaß zur Entstehung pseudo-multivalenter Assoziationen in der diploiden Tomate.2. Die in den späteren meiotischen Stadien noch nachzuweisenden Zweiergruppen von Chromosomen werden als Folgeerscheinungen der im Pachytän angelegten Verbindungen gedeutet, die als Matrixverklebung oder chromatische Agglutination wirksam sind.3. Die bei der diploiden Tomate in den einzelnen meiotischen Entwicklungsstadien auftretenden multivalenten Assoziationen können deshalb nicht als Hinweis für das Vorliegen homologer Chromosomen und damit einer niedrigeren Chromosomengrundzahl als n=12 dienen.

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Summary 1. Terminal macro-chromomeres of the tomato chromosomes (Lycopersicon esculentum), so-called telomeres, show special pairing tendencies in the early meiotic phases. These pairing affinities are responsible for the persistence of bivalents being in terminal contact up to metaphase I of meiosis. Terminal affinities of telomeres are together with similar unspecific attractions of kinetochores responsible for the origin of pseudo-multivalents in diploid tomatoes.2. Groups of two chromosomes demonstrable in the later meiotic phases are explained as consequences of pachytene-connections being effective in form of matrix-stickiness or chromatic agglutination.3. Multivalents in the various meiotic phases of diploid tomatoes are for these reasons no proof of the existence of homologous chromosomes and it seems impossible to infer a lower chromosome number than n=12 by their existence.

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1. ( ) (Lycopersicon esculentum) , . (, , , ) .2. , , , , ; .3. , , , , , , n=12.

     

Sammlung pflanzlicher genetischer Ressourcen in Süditalien — ein Reisebericht aus dem Jahre 1950 mit Bemerkungen zum Schicksal der Landsorten „in situ“ und in der Genbank

Zusammenfassung 1950 wurde in Süditalien eine Reise zur Sammlung pflanzlicher genetischer Ressourcen durchgeführt. Der Bericht über diese Reise wird gegeben. 535 Muster konnten gesammelt werden. Probleme der Erhaltung dieser Kollektion in der Genbank Gatersleben werden diskutiert. Aufgrund neuerer Sammelerfahrungen wird auf den Status der Erhaltung der Landsorten Süditaliens in situ eingegangen. Diese neueren Sammlungen (1980 ... 1986) zeigen eine starke Auswirkung der Generosion bei Arten des Feldbaues, während sie bei den gärtnerischen Kulturpflanzenarten erst in der jüngeren Zeit einsetzt. Ausgewählte Beispiele zur Evaluierung des Materials werden vorgestellt (Krankheitsresistenz, Proteingehalt und -qualität). Der Nutzen der gesammelten Ressourcen für die Lösung der Aufgaben der Züchtungsforschung und Züchtung wird betont.

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Collection of plant genetic resources in South Italy — a report from 1950 with remarks on the fate of the land-races in situ and in the gene bank

Summary A mission for the collection of plant genetic resources was carried out in South Italy, 1950. The report about this mission is presented. 535 accessions were collected. Problems of maintaining this collection in the Gatersleben gene bank are discussed with special reference to non-adapted species. The status of in situ preservation of the land-races of South Italy is demonstrated on the basis of new experience in the collecting area. The missions of 1980 ... 1986 confirm a strong action of genetic erosion für species grown under agricultural conditions whereas the horticultural species are affected only recently. Some results from the process of evaluation of the collected material are presented (disease resistance, protein). The benefits of the collected resources for breeding research and breeding are stressed.

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— 1950 in situ

1950 . 535 . . , in situ. , 1980–1986 , . , . .

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Herrn Prof. Dr. Dr. h. c. mult.H. Stubbe aus Anlaß der 85. Wiederkehr seines Geburtstages gewidmet.