Date
2006-04-03Metadata
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Dissertation
Etablierung neuer Methoden zur in vitro Kultivierung der Baumart Fraxinus excelsior L. und Entwicklung von Verfahren zur Kryokonservierung von in vitro Sprossspitzen
Abstract
Die hier vorliegende Arbeit wurde im Rahmen eines europäischen Projektes mit dem Titel „Improving Fraxinus (Ash) productivity for European needs by testing, selection, propagation and promotion of improved genetic resources“ an der Niedersächsischen Forstlichen Versuchsanstalt, Abteilung Waldgenressourcen erstellt. Im Rahmen des Projektes wurden 62 Plusbäume aus einem 15 Jahre alten europäischen Herkunfts-/ Nachkommenschaftsversuch in den Niedersächsischen Forstämtern Bovenden und Dannenberg nach den Kriterien Stammform und Wuchsleistung für die vegetative Vermehrung ausgewählt. Ziel dieser Arbeit war die Optimierung bestehender in vitro Protokolle sowie die Entwicklung eines bisher noch nicht existierenden Kryokonservierungsprotokolls für in vitro Sprossspitzen.
Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Entwicklung des in vitro Protokolls für Fraxinus excelsior dargestellt. Die Optimierung der Methoden zur Etablierung, Vermehrung und Bewurzelung erfolgte durch Versuchsreihen mit unterschiedlichen Klonen, so dass insgesamt 26 der selektierten Plusbäume erfolgreich in vitro etabliert werden konnten. Achselknospen frischer Triebe der Pfropflinge der Mutterbäume stellten die beste Explantatquelle dar. Die Explantate wurden mit 0,2 % Quecksilberchlorid (HgCl2) oberflächensterilisiert bevor sie auf hormonfreies Woody Plant Medium (WPM) transferiert wurden. Nach zwei Wochen erfolgte ein Transfer auf WPM mit 4 mg/l 6-Benzylaminopurine (BAP) und 0,15 mg/l Indole-3-butyric acid (IBA). Die besten Vermehrungsraten wurden auf WPM mit 4 mg/l BAP, 0,15 mg/l IBA und 0,01 mg/l TDZ und 0,7 % Agar in Honiggläsern mit einem Plastikdeckel erzielt. Als Bewurzelungsmedium wurde 0,5 konzentriertes Murashige und Skoog (MS) Medium mit 2 mg/l IBA, 0,25 mg/l BAP und 0,8 % Agar verwandt.
Im zweiten Teil der Arbeit werden die Versuchsreihen zur Entwicklung des Kryokonservierungsprotokolls von in vitro Sprossspitzen dargestellt. Zur Entwicklung der Methode wurden die Vorbehandlungsbedingungen verbessert und zwei Techniken, die Alginat- / Dehydrati-onsmethode und die Vitrifikationsmethode mit Hilfe der sogenannten PVS2-Lösung (Plant Vitrification solution number 2) getestet. Die optimierte PVS2-Methode erwies sich als die für Esche besser geeignete Technik und ließ sich erfolgreich zur Kryokonservierung juveniler und adulter Kulturen anwenden. Die Regenerationsraten lagen zwischen 50 und 100 % für juvenile bzw. 50 und 80 % für adulte Kulturen.
Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Entwicklung des in vitro Protokolls für Fraxinus excelsior dargestellt. Die Optimierung der Methoden zur Etablierung, Vermehrung und Bewurzelung erfolgte durch Versuchsreihen mit unterschiedlichen Klonen, so dass insgesamt 26 der selektierten Plusbäume erfolgreich in vitro etabliert werden konnten. Achselknospen frischer Triebe der Pfropflinge der Mutterbäume stellten die beste Explantatquelle dar. Die Explantate wurden mit 0,2 % Quecksilberchlorid (HgCl2) oberflächensterilisiert bevor sie auf hormonfreies Woody Plant Medium (WPM) transferiert wurden. Nach zwei Wochen erfolgte ein Transfer auf WPM mit 4 mg/l 6-Benzylaminopurine (BAP) und 0,15 mg/l Indole-3-butyric acid (IBA). Die besten Vermehrungsraten wurden auf WPM mit 4 mg/l BAP, 0,15 mg/l IBA und 0,01 mg/l TDZ und 0,7 % Agar in Honiggläsern mit einem Plastikdeckel erzielt. Als Bewurzelungsmedium wurde 0,5 konzentriertes Murashige und Skoog (MS) Medium mit 2 mg/l IBA, 0,25 mg/l BAP und 0,8 % Agar verwandt.
Im zweiten Teil der Arbeit werden die Versuchsreihen zur Entwicklung des Kryokonservierungsprotokolls von in vitro Sprossspitzen dargestellt. Zur Entwicklung der Methode wurden die Vorbehandlungsbedingungen verbessert und zwei Techniken, die Alginat- / Dehydrati-onsmethode und die Vitrifikationsmethode mit Hilfe der sogenannten PVS2-Lösung (Plant Vitrification solution number 2) getestet. Die optimierte PVS2-Methode erwies sich als die für Esche besser geeignete Technik und ließ sich erfolgreich zur Kryokonservierung juveniler und adulter Kulturen anwenden. Die Regenerationsraten lagen zwischen 50 und 100 % für juvenile bzw. 50 und 80 % für adulte Kulturen.
This work was part of the European Ash project with the title "Improving Fraxinus (Ash) productivity for European needs by testing, selection, propagation and promotion of improved genetic resources” and was created at the Lower Saxony Forest Research Institute, Department of Forest Genetic Resources. In the frame of this project 62 elite trees from a 15-year-old provenance / progeny trial in the Lower Saxony forest districts Bovenden and Dannenberg were selected for vegetative propagation. The criteria for selection were stem form and growth. Main aspect of this study was to present a strategy to optimise existing in vitro protocols and to develop a cryopreservation protocol for Common Ash for the first time.
The first part of this work presents a way to develop a micropropagation protocol for mature trees of Fraxinus excelsior. Methods for establishment, multiplication and rooting were optimized by testing various clones resulting in the successful in vitro propagation of 26 selected mature trees. New cultures were started most successfully from young shoot tips or axillary buds of grafted mature plants. Explants were surface sterilized by using 0.2 % mercury chloride (HgCl2) prior to the transfer on Woody Plant Medium (WPM) without plant growth regulators followed by WPM containing 4 mg/l 6-Benzylaminopurine (BAP) and 0.15 mg/l indole-3-butyric acid (IBA) after two weeks. The best multiplication rates were obtained on WPM containing 4 mg/l BAP, 0.15 mg/l IBA und 0.01 mg/l TDZ and 0.7 % agar in honey jars closed with a plastic lid. As rooting medium half-strength Murashige and Skoog (MS) medium with 2 mg/l IBA, 0.25 mg/l BAP and 0.8 % Difco granulated agar was chosen.
The second part presents the experiments for the development of a cryopreservation protocol of in vitro shoot tips. Pretreatment conditions were optimized and two cryopreservation techniques - encapsulation / dehydration, PVS2-vitrification - were tested. PVS2-vitrification proved to be the most suitable technique. In vitro-grown shoot tips of Common Ash were successfully cryopreserved with a clone dependent regrowth of 50-100 % for juvenile clones and between 50 and 80 % for selected mature trees.
The first part of this work presents a way to develop a micropropagation protocol for mature trees of Fraxinus excelsior. Methods for establishment, multiplication and rooting were optimized by testing various clones resulting in the successful in vitro propagation of 26 selected mature trees. New cultures were started most successfully from young shoot tips or axillary buds of grafted mature plants. Explants were surface sterilized by using 0.2 % mercury chloride (HgCl2) prior to the transfer on Woody Plant Medium (WPM) without plant growth regulators followed by WPM containing 4 mg/l 6-Benzylaminopurine (BAP) and 0.15 mg/l indole-3-butyric acid (IBA) after two weeks. The best multiplication rates were obtained on WPM containing 4 mg/l BAP, 0.15 mg/l IBA und 0.01 mg/l TDZ and 0.7 % agar in honey jars closed with a plastic lid. As rooting medium half-strength Murashige and Skoog (MS) medium with 2 mg/l IBA, 0.25 mg/l BAP and 0.8 % Difco granulated agar was chosen.
The second part presents the experiments for the development of a cryopreservation protocol of in vitro shoot tips. Pretreatment conditions were optimized and two cryopreservation techniques - encapsulation / dehydration, PVS2-vitrification - were tested. PVS2-vitrification proved to be the most suitable technique. In vitro-grown shoot tips of Common Ash were successfully cryopreserved with a clone dependent regrowth of 50-100 % for juvenile clones and between 50 and 80 % for selected mature trees.
Citation
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Im Rahmen des Projektes wurden 62 Plusbäume aus einem 15 Jahre alten europäischen Herkunfts-/ Nachkommenschaftsversuch in den Niedersächsischen Forstämtern Bovenden und Dannenberg nach den Kriterien Stammform und Wuchsleistung für die vegetative Vermehrung ausgewählt. Ziel dieser Arbeit war die Optimierung bestehender in vitro Protokolle sowie die Entwicklung eines bisher noch nicht existierenden Kryokonservierungsprotokolls für in vitro Sprossspitzen. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Entwicklung des in vitro Protokolls für Fraxinus excelsior dargestellt. Die Optimierung der Methoden zur Etablierung, Vermehrung und Bewurzelung erfolgte durch Versuchsreihen mit unterschiedlichen Klonen, so dass insgesamt 26 der selektierten Plusbäume erfolgreich in vitro etabliert werden konnten. Achselknospen frischer Triebe der Pfropflinge der Mutterbäume stellten die beste Explantatquelle dar. Die Explantate wurden mit 0,2 % Quecksilberchlorid (HgCl2) oberflächensterilisiert bevor sie auf hormonfreies Woody Plant Medium (WPM) transferiert wurden. Nach zwei Wochen erfolgte ein Transfer auf WPM mit 4 mg/l 6-Benzylaminopurine (BAP) und 0,15 mg/l Indole-3-butyric acid (IBA). Die besten Vermehrungsraten wurden auf WPM mit 4 mg/l BAP, 0,15 mg/l IBA und 0,01 mg/l TDZ und 0,7 % Agar in Honiggläsern mit einem Plastikdeckel erzielt. Als Bewurzelungsmedium wurde 0,5 konzentriertes Murashige und Skoog (MS) Medium mit 2 mg/l IBA, 0,25 mg/l BAP und 0,8 % Agar verwandt. Im zweiten Teil der Arbeit werden die Versuchsreihen zur Entwicklung des Kryokonservierungsprotokolls von in vitro Sprossspitzen dargestellt. Zur Entwicklung der Methode wurden die Vorbehandlungsbedingungen verbessert und zwei Techniken, die Alginat- / Dehydrati-onsmethode und die Vitrifikationsmethode mit Hilfe der sogenannten PVS2-Lösung (Plant Vitrification solution number 2) getestet. Die optimierte PVS2-Methode erwies sich als die für Esche besser geeignete Technik und ließ sich erfolgreich zur Kryokonservierung juveniler und adulter Kulturen anwenden. Die Regenerationsraten lagen zwischen 50 und 100 % für juvenile bzw. 50 und 80 % für adulte Kulturen. This work was part of the European Ash project with the title "Improving Fraxinus (Ash) productivity for European needs by testing, selection, propagation and promotion of improved genetic resources” and was created at the Lower Saxony Forest Research Institute, Department of Forest Genetic Resources. In the frame of this project 62 elite trees from a 15-year-old provenance / progeny trial in the Lower Saxony forest districts Bovenden and Dannenberg were selected for vegetative propagation. The criteria for selection were stem form and growth. Main aspect of this study was to present a strategy to optimise existing in vitro protocols and to develop a cryopreservation protocol for Common Ash for the first time. The first part of this work presents a way to develop a micropropagation protocol for mature trees of Fraxinus excelsior. Methods for establishment, multiplication and rooting were optimized by testing various clones resulting in the successful in vitro propagation of 26 selected mature trees. New cultures were started most successfully from young shoot tips or axillary buds of grafted mature plants. Explants were surface sterilized by using 0.2 % mercury chloride (HgCl2) prior to the transfer on Woody Plant Medium (WPM) without plant growth regulators followed by WPM containing 4 mg/l 6-Benzylaminopurine (BAP) and 0.15 mg/l indole-3-butyric acid (IBA) after two weeks. The best multiplication rates were obtained on WPM containing 4 mg/l BAP, 0.15 mg/l IBA und 0.01 mg/l TDZ and 0.7 % agar in honey jars closed with a plastic lid. As rooting medium half-strength Murashige and Skoog (MS) medium with 2 mg/l IBA, 0.25 mg/l BAP and 0.8 % Difco granulated agar was chosen. The second part presents the experiments for the development of a cryopreservation protocol of in vitro shoot tips. Pretreatment conditions were optimized and two cryopreservation techniques - encapsulation / dehydration, PVS2-vitrification - were tested. PVS2-vitrification proved to be the most suitable technique. In vitro-grown shoot tips of Common Ash were successfully cryopreserved with a clone dependent regrowth of 50-100 % for juvenile clones and between 50 and 80 % for selected mature trees. open access Schönweiß, Katja Kassel, Universität, FB 18, Naturwissenschaften Grotha, Rüdiger (Prof.Dr.) Kutschera, Ulrich (Prof.Dr.) Esche Kryokonservierung In vitro 2006-02-16 </resource>
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