Ursachen der Frostresistenz Bei Winterweizen

Zusammenfassung

Fermentuntersuchungen an Blättern und Blattextrakten, bei denen ein bestimmter Proteinanteil durch Gefrieren ausgefällt wurde, brachten folgende Ergebnisse:

• 1. Gewisse lösliche Fermente, die durch Zentrifugieren bei 28 000 g nicht sedimentiert werden können, erfahren durch Gefrieren keine Aktivitätsminderung, es sei denn, daß sie bei der Fällung frostempfindlicher Proteine mitgerissen werden.

• 2. Partikulär gebundene Enzyme oder Enzymsysteme verhalten sich bei einer Frostfällung recht unterschiedlich: Adenosintriphosphatase läßt trotz Einschluß in das Koagulat keine Änderung der Aktivität erkennen. Cytochromoxydase wird stark gehemmt, jedoch läßt sich die Hemmung durch intensives Dispergieren der Fällung weitgehend rückgängig machen. Lediglich die Fermentsysteme der Hill-Reaktion und der Photophosphorylierung zeigen nach dem Gefrieren irreversible Aktivitätsminderung.

• 3. Zucker vermögen, je nach Konzentration, die Aktivitätsverluste von empfindlichen Enzymen beim Einfrieren zu verhindern oder weitgehend herabzudrücken.

• 4. Ebenso wie in eingefrorenen Blattextrakten verhalten sich die untersuchten Fermente in durch Gefrieren abgetöteten und dann unmittelbar aufgearbeiteten Blättern. Es erscheint deshalb eine direkte Übertragung der in vitro erarbeiteten Erkenntnisse auf die Pflanze erlaubt.

Summary

• 1. Soluble enzymes which do not sediment on the centrifuge at 28 000 g and are not coagulated by freezing, display little or no loss of activity after freezing. Small losses observed in some cases can be explained by inclusion of parts of the soluble protein into the coagulate of the frost-sensitive protein fraction.

• 2. Particulate enzymes or enzyme systems behave differently. Adenosintriphosphatase shows no change of activity after freezing in spite of inclusion into the coagulate of frostsensitive proteins. Cytochromoxidase looses activity, but activity is restored, at least partially, upon intense dispersion of the coagulate. The enzyme systems of the Hill-reaction and of photophosphorylation show irreversible loss of part of their activity after freezing.

• 3. Sugars prevent or suppress, according to concentration, losses of activity of frost-sensitive enzymes during freezing.

• 4. Enzymes obtained immediately after freezing from frost-killed leaves behave in the same way as enzymes in frozen extracts of leaves. It therefore seems probable that results obtained in vitro directly correspond to the events taking place naturally in the plant.

• 5. Results are discussed in relation to current theories on frost resistance of plants.