Magistro darbe tiriama kai kurių abiotinių veiksnių įtaka hibridinės drebulės adaptacijai ex vitro sąlygomis. Darbo objektas – Smulkiadantės tuopos x drebulės (Populus tremuloides x Populus tremula) hibridas. Darbo tikslas – Nustatyti temperatūros ir substrato pH įtaką hibridinės drebulės mikroūglių adaptacijai ex vitro sąlygomis. Darbo metodai – Temperatūros ir pH įtaka adaptacijai ex vitro sąlygoms. Darbo rezultatai: Mikroūglių be šaknų, paruoštų perkėlimui į daigintuves, poveikis skirtinga temperatūra parodė, kad geriausiai mikroūgliai adaptavosi prieš tai palaikyti 12 val. +4 ºC temperatūroje. Genotipų reakcija į skirtingas temperatūros sąlygas skyrėsi nežymiai. Adaptuojamus ex vitro sąlygose hibridinės drebulės mikroūglius rekomenduojama laistyti tirpalais, kurių pH (5,5–6) artimas arba šiek tiek didesnis už fiziologinį. Augimo reguliatoriai, PBZ ir ABR, gali būti naudojami hibridinės drebulės mikroūglių adaptacijos ex vitro sąlygose pagerinimui, ypač mažiau adaptacijai palankiomis sąlygomis (kai pH 5). / This master thesis researches some effects of abiotic factors on adaptation of the hybrid aspen under ex vitro conditions. Object of the research – Hybrid aspen (Populus tremuloides x Populus tremula). Purpose of the research – Defining the impact of temperature and pH substrate on adaptation of the hybrid aspen under ex vitro conditions. Research methods – The impact of temperature and pH substrate on adaptation under ex vitro conditions. Results of the research: The effect of different temperature on rootless micro plantlets prepared for planting shows that the best results of adaptation are achieved when micro plantlets are disposed to temperature of +4 ºC for 12 hours. The reaction of genotypes to different temperature conditions is of no significant importance. For better adaptation under ex vitro conditions, it is recommended to water micro plantlets with solutions that have the same pH (5,5 – 6) or minimally larger than physiological saline. Plant growth regulators, such as PBZ and ABR, can also be used for better adaptation results under ex vitro conditions, especially under less favourable conditions (when pH is 5).

The purpose of the study was to find alternatives to fences by comparing the frequency of damages on different configurations of chemical treated, mechanically protected and untreated hybrid aspen seedlings, planted on agricultural land. The study also explored whether anthropogenic disturbance (proximity to roads and buildings) had any effect on the frequency of seedlings damages. The study was conducted as a quantitative study with field measurements over the course of a year, in two sample plots with hybrid aspen seedlings planted in May 2016 in Vimmerby kommun, Kalmar län. The field data was compiled into Excel and compared for differences between treatments and proximity to anthropogenic disturbance. The result showed that seedlings closer to anthropogenic disturbance showed a lower frequency of damage. There was no significant difference between the mechanical (Taimitassu) and chemical (Arbinol B) seedling protection. The highest frequency of damages occurred in the summer, peaking in July. In conclusion, when choosing a place to plant hybrid aspen, there should be anthropogenic disturbance to minimize the frequency of browsing.

<p>Primary cell walls are a composite of cellulose microfibrilsand hemicelluloses. Xyloglucan is the principal hemicelluloseof primary cell walls of dicotyledons. Xyloglucanendotransglycosylases (XETs) cleave and religate xyloglucanpolymers in plant cell walls. A XET (PttXET16A) from hybridaspen has been heterologously expressed and characterized inour lab.</p><p>To study XETs enzymology on a molecular level a series ofnovel xyloglucan oligosaccharides (XGOs) have been synthesized.The chromogenic 2-nitrophenol XGO and fluorogenic XGOs havebeen used as kinetic probes for PttXET16A. The first 3-Dstructure of the XET and of the enzyme-substrate complexrevealed new insights into the requirements fortransglycosylation.</p><p>Cellulose fibers are an important raw material for manyindustries. In a novel chemo-enzymatic approach, thetransglycosylating activity of XET was used for biomimeticfiber surface modification. The aminoalditol XGO derivate wasused as key intermediate to incorporate novel chemicalfunctionality into xyloglucan. TheXGO derivatives wereintegrated into xyloglucan with PttXET16A. The resultingmodified xyloglucan was used as a versatile tool fiber surfacemodification.</p>

No description available.

<p>Photosynthesis captures light from the sun and converts it into carbohydrates, which are utilised by almost all living organisms. The conversion between the different forms of carbohydrates is the basis to form almost all biological molecules.</p><p>The main intention of this thesis has been to study the role of UDP-glucose in carbohydrate synthesis and metabolism, and in particular the genes that encode UDP-glucose pyrophosphorylase (UGPase) and UDP-glucose dehydrogenase (UGDH) in plants and their regulation. UGPase converts glucose-1-phosphate to UDP-glucose, which can be utilised for sucrose synthesis, or cell wall polysaccharides among others. UGDH converts UDP-glucose to UDP-glucuronate, which is a precursor for hemicellulose and pectin. As model species I have been working with both Arabidopsis thaliana and poplar.</p><p>Sequences for two full-length EST clones of Ugp were obtained from both Arabidopsis and poplar, the cDNAs in Arabidopsis correlate with two genes in the Arabidopsis genomic database.</p><p>The derived protein sequences are 90-93% identical within each plants species and 80-83% identical between the two species.</p><p>Studies on Ugp showed that the expression is up-regulated by Pi-deficiency, sucrose-feeding and by light exposure in Arabidopsis. Studies with Arabidopsis plants with mutations in sugar/ starch- and Pi-content suggested that the Ugp expression is modulated by an interaction of signals derived from Pi-deficiency, sugar content and light/ dark conditions, where the signals act independently or inhibiting each other, depending on conditions. Okadaic acid, a known inhibitor of certain classes of protein phosphatases, prevented the up-regulation of Ugp by Pi-deficiency and sucrose-feeding. In poplar, sucrose also up-regulated the expression of Ugp. When poplar and Arabidopsis were exposed to cold, an increase of Ugp transcript content was detected as well as an increase in UGPase protein and activity. In poplar, Ugp was found to be expressed in all tissues that were examined (differentiating xylem, phloem, apical leaves and young and mature leaves).</p><p>By using antisense strategy, Arabidopsis plants that had a decrease in UGPase activity of up to 30% were obtained. In the antisense plants, the soluble carbohydrate content was reduced in the leaves by at least 50%; in addition the starch content decreased. Despite the changes in carbohydrate content, the growth rate of the antisense plants was not changed compared to wild type plants under normal growth conditions. However, in the antisense lines the UGPase activity and protein content in sliliques and roots increased, perhaps reflecting compensatory up-regulation of second Ugp gene. This correlates with a slightly larger molecular mass of UGPase protein in roots and siliques when compared to that in leaves. Maximal photosynthesis rates were similar for both wild type and antisense plants, but the latter had up to 40% lower dark respiration and slightly lower quantum yield than wild type plants.</p><p>Two Ugdh cDNAs from poplar and one from Arabidopsis were sequenced. The highest Ugdh expression was found in xylem and younger leaves. Expression data from sugar and osmoticum feeding experiment in poplar suggested that the Ugdh expression is regulated via an osmoticumdependent pathway.</p>

Photosynthesis captures light from the sun and converts it into carbohydrates, which are utilised by almost all living organisms. The conversion between the different forms of carbohydrates is the basis to form almost all biological molecules. The main intention of this thesis has been to study the role of UDP-glucose in carbohydrate synthesis and metabolism, and in particular the genes that encode UDP-glucose pyrophosphorylase (UGPase) and UDP-glucose dehydrogenase (UGDH) in plants and their regulation. UGPase converts glucose-1-phosphate to UDP-glucose, which can be utilised for sucrose synthesis, or cell wall polysaccharides among others. UGDH converts UDP-glucose to UDP-glucuronate, which is a precursor for hemicellulose and pectin. As model species I have been working with both Arabidopsis thaliana and poplar. Sequences for two full-length EST clones of Ugp were obtained from both Arabidopsis and poplar, the cDNAs in Arabidopsis correlate with two genes in the Arabidopsis genomic database. The derived protein sequences are 90-93% identical within each plants species and 80-83% identical between the two species. Studies on Ugp showed that the expression is up-regulated by Pi-deficiency, sucrose-feeding and by light exposure in Arabidopsis. Studies with Arabidopsis plants with mutations in sugar/ starch- and Pi-content suggested that the Ugp expression is modulated by an interaction of signals derived from Pi-deficiency, sugar content and light/ dark conditions, where the signals act independently or inhibiting each other, depending on conditions. Okadaic acid, a known inhibitor of certain classes of protein phosphatases, prevented the up-regulation of Ugp by Pi-deficiency and sucrose-feeding. In poplar, sucrose also up-regulated the expression of Ugp. When poplar and Arabidopsis were exposed to cold, an increase of Ugp transcript content was detected as well as an increase in UGPase protein and activity. In poplar, Ugp was found to be expressed in all tissues that were examined (differentiating xylem, phloem, apical leaves and young and mature leaves). By using antisense strategy, Arabidopsis plants that had a decrease in UGPase activity of up to 30% were obtained. In the antisense plants, the soluble carbohydrate content was reduced in the leaves by at least 50%; in addition the starch content decreased. Despite the changes in carbohydrate content, the growth rate of the antisense plants was not changed compared to wild type plants under normal growth conditions. However, in the antisense lines the UGPase activity and protein content in sliliques and roots increased, perhaps reflecting compensatory up-regulation of second Ugp gene. This correlates with a slightly larger molecular mass of UGPase protein in roots and siliques when compared to that in leaves. Maximal photosynthesis rates were similar for both wild type and antisense plants, but the latter had up to 40% lower dark respiration and slightly lower quantum yield than wild type plants. Two Ugdh cDNAs from poplar and one from Arabidopsis were sequenced. The highest Ugdh expression was found in xylem and younger leaves. Expression data from sugar and osmoticum feeding experiment in poplar suggested that the Ugdh expression is regulated via an osmoticumdependent pathway.

Wood is a complex material and the mechanical properties are influencedby a number of structural parameters. The objective of this study has been toinvestigate the relationship between the structure and the mechanical propertiesof hardwood. Two levels were of special interest, viz. the cellular structureand morphology of the wood, and the ultra-structure of the cell wall. In thenext step, it was of interest to examine how the mechanical properties ofhardwood change with spontaneous/induced changes in morphology and/orchemical composition beyond the natural variation found in nature. Together, this constituted the framework and basis for two larger projects,one on European aspen (Populus tremula) and hybrid aspen (Populus tremulax Populus tremuloides), and one on European oak (Quercus robur). Amethodology was developed where the concept of relative density and compositemechanics rules served as two useful tools to assess the properties ofthe cell wall. Tensile testing in the longitudinal direction was combined withchemical examination of the material. This approach made it possible to revealthe mechanical role of the lignin in the cell wall of transgenic aspen trees,and investigate the consequences of holocellulose degradation in archaeologicaloak from the Vasa ship. The study on transgenic aspen showed that a major reduction in lignin inPopulus leads to a small but significant reduction in the longitudinal stiffness.The longitudinal tensile strength was not reduced. The results are explainableby the fact that the load-bearing cellulose in the transgenic aspen retained itscrystallinity, aggregate size, microfibril angle, and absolute content per unitvolume. The results can contribute to the ongoing task of investigating andpinpointing the precise function of lignin in the cell wall of trees. The mechanical property study on Vasa oak showed that the longitudinaltensile strength is severely reduced in several regions of the ship, andthat the reduction correlates with reduced average molecular weight of theholocellulose. This could not have been foreseen without a thorough mechanicaland chemical investigation, since the Vasa wood (with exception fromthe bacterially degraded surface regions) is morphologically intact and witha micro-structure comparable to that of recent oak. The results can be usedin the ongoing task of mapping the condition of the Vasa wood. / QC 20110420

Primary cell walls are a composite of cellulose microfibrilsand hemicelluloses. Xyloglucan is the principal hemicelluloseof primary cell walls of dicotyledons. Xyloglucanendotransglycosylases (XETs) cleave and religate xyloglucanpolymers in plant cell walls. A XET (PttXET16A) from hybridaspen has been heterologously expressed and characterized inour lab. To study XETs enzymology on a molecular level a series ofnovel xyloglucan oligosaccharides (XGOs) have been synthesized.The chromogenic 2-nitrophenol XGO and fluorogenic XGOs havebeen used as kinetic probes for PttXET16A. The first 3-Dstructure of the XET and of the enzyme-substrate complexrevealed new insights into the requirements fortransglycosylation. Cellulose fibers are an important raw material for manyindustries. In a novel chemo-enzymatic approach, thetransglycosylating activity of XET was used for biomimeticfiber surface modification. The aminoalditol XGO derivate wasused as key intermediate to incorporate novel chemicalfunctionality into xyloglucan. TheXGO derivatives wereintegrated into xyloglucan with PttXET16A. The resultingmodified xyloglucan was used as a versatile tool fiber surfacemodification.

Der Anbau und die Züchtung schnellwachsender Baumarten gewinnen aufgrund der stetig steigenden Nachfrage nach regenerativen Rohstoffen wieder zunehmend an Bedeutung. Pappeln in ihren unterschiedlichen Sektionen stellen eine Möglichkeit zur Erzeugung nachwachsender Dendromasse auf landwirtschaftlichen Standorten dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde das Wachstum von Pappeln der Sektion der Weiß- und Zitterpappeln (Populus) wachstumskundlich untersucht. Zur Sektion Populus gehören unter anderem die Europäische Aspe (Populus tremula L.), die Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.) sowie die Silber-Pappel (Populus alba L.). Die Wuchsüberlegenheit von Hybriden aus Europäischen und Amerikanischen Aspen ist seit langem bekannt. Im Zuge des vom Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft durch die Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe geförderten und in drei Phasen durchgeführten Projektes „FastWOOD“ wurde seit 2009 ein neues Programm zur Züchtung von Hybridaspen durchgeführt. Dabei wurde auf den Erkenntnissen früherer Züchtungsperioden aufgebaut. Zuchtbäume wurden zum Teil in bestehenden Klonarchiven ausgewählt. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollten schwerpunktmäßig Fragestellungen zur Schätzung der Biomasse, zur Schaftform, zur Rohdichte sowie zur Zuchteignung ausgewählter Elternbäume betrachtet werden. Von 50 ausgewählten Aspen-Nachkommenschaften auf vier Versuchsflächen in Brandenburg, Sachsen, Mecklenburg-Vorpommern und Schleswig-Holstein wurden insgesamt 982 Bäume hinsichtlich ihrer oberirdischen Biomasse untersucht. Zusätzlich wurde bei 20 Bäumen die unterirdische Biomasse bestimmt. Die erhobenen Da-ten wurden dafür genutzt, nachkommenschaftsspezifische Standardbiomassefunktionen herzuleiten. Dazu wurde aufgrund der hohen Anpassungsgüte und des biologisch plausiblen Verlaufs eine allometrische Funktion verwendet. Auf dieser Grundlage wurde versucht, die Parameter a0 und a1 der Standardbiomassefunktion mittels einfacher Eingangsgrößen, wie der Bestandesmittelhöhe und der Stammzahl zu schätzen, um so den Vorrat einfach ermitteln zu können. Dies ist mit der vorhandenen Datenbasis jedoch nicht gelungen. Mögliche Ursachen dafür können in der geringen Anzahl unterschiedlicher Standorte und der geringen Altersspreite der aufgenommenen Bäume begründet sein. In diesem Bereich sind weitere Forschungsarbeiten notwendig. Zur Volumenermittlung am stehenden Stamm bei der Aspe wird derzeit die Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973) verwendet. Auf Grundlage von 682 sekti-onsweise vermessenen Aspen im Alter zwischen 6 und 43 Jahren konnte festgestellt werden, dass die Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973) das wahre Einzelbaumvolumen systematisch unterschätzt. Aus diesem Grund wurden mittels der erhobenen Daten zwei neue Schaftholzvolumenfunktionen abgeleitet. Eine für den d1,3-Bereich <7 cm, die andere für den d1,3-Bereich ≥7 und ≤ 36 cm. Die auf einer umfangreichen Versuchsdatenbasis aufbauenden und gut angepassten Volumenfunktionen erlauben den Zusammenhang zwischen Schaftholzvolumen, Höhe und d1,3 frei von systematischen Abweichungen zu modellieren. Die Rohdichte spielt sowohl bei der stofflichen, als auch bei der energetischen Holznutzung eine entscheidende Rolle. Nichts desto trotz spielten Rohdichteuntersuchungen als Prüfkriterium auf Nachkommenschaftsprüfungen bislang keine Rolle, da die Verfahren in der Regel aufwändig und destruktiv sind. Das seit den 1970er Jahren angewendete Pilodynverfahren nutzt die Eindringtiefe einer 2,5 mm dünnen Nadel zur Bestimmung der Holzdichte. Dichte und Eindringtiefe stehen in einem umgekehrt proportionalen Verhältnis. Das bedeutet, dass die Prüfnadel umso tiefer ins Holz eindringt, je geringer die Dichte ist. Anhand einer stereometrischen Holzdichtemessung nach den Vorgaben der DIN 52182 konnte eine Regressionsfunktion abgeleitet werden, anhand derer die erhobenen Pilodynwerte in Rohdichten umgerechnet werden können. Auf drei Versuchsflächen in Brandenburg, Sachsen und Schleswig-Holstein wurden Aspen hinsichtlich ihrer Holzdichte mit dem Pilodyn 6 J Forest (Proceq SA, Schwerzenbach, Schweiz) untersucht. Die Untersuchungen konnten zeigen, dass die Rohdichte sowohl genetisch als auch standörtlich beeinflusst wird. Hybridaspennachkommenschaften hatten in der Regel eine geringere Dichte. Gleiche Nachkommenschaften hatten bei besserem Standort zudem eine geringere Dichte als auf schlechteren Standorten. Da sich das Verfahren bewährt hat, sollte es zukünftig als zusätzliches Mittel genutzt werden, um züchtungsrelevante Holzmerkmale auf Versuchsflächen zu erheben. Auf Grundlage der ausgewerteten Daten sind acht Kreuzungsnachkommenschaften in die engere Auswahl gekommen. Zwei dieser Nachkommenschaften sind bereits als Vermehrungsgut zugelassen. Für die restlichen sechs Nachkommenschaften, allesamt Hybridaspen, konnte eine Zulassungsempfehlung ausgesprochen werden.:1. Einführung in den Problemkreis 2. Stand des Wissens 2.1 Die Gattung Populus 2.2 Vorkommen und Verbreitung der Pappeln der Sektion Populus 2.2.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.) 2.2.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.) 2.2.3 Silber-Pappel (Populus alba L.) 2.3 Standortsanforderungen 2.3.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.) 2.3.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.) 2.3.3 Silber-Pappel (Populus alba L.) 2.3.4 Hybridaspen 2.4 Holzeigenschaften der Aspe 2.5 Physikalische Kenngrößen 2.6 Verwendung des Aspenholzes 2.7 Geschichtliche Entwicklung des Aspenanbaus in Deutschland 2.8 Waldbauliche Behandlung 2.9 Anbau auf Kurzumtriebsflächen 2.10 Biotische und abiotische Risiken 2.11 Die Aspe im Klimawandel 2.12 Naturschutzfachliche Betrachtung 2.12.1 Ökologische Integration 2.12.2 Prädation und Herbivorie 2.12.3 Interspezifische Konkurrenz 2.12.4 Hybridisierung 2.12.5 Krankheits- und Organismenübertragung 2.12.6 Gefährdung der Biodiversität, Invasivität 2.12.7 Andere ökosystemare Auswirkungen 2.12.8 Möglichkeiten der Kontrolle 2.13 Wachstumskundliche Untersuchungen 2.13.1 Untersuchungen zur Massenleistung 2.13.2 Untersuchungen zur Form des Einzelbaums 2.13.3 Rohdichtebestimmung 3. Zielstellung der Arbeit 4. Material und Methoden 4.1 Flächenanlage und Versuchsdesign 4.2 Flächenvorbereitung und Pflegemaßnahmen 4.3 Standortcharakterisierung 4.4 Biomassefunktionen 4.5 Wurzelbiomassefunktion 4.6 Holzmesskundliche Untersuchungen am Einzelbaum 4.7 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn 4.8 Stereometrische Rohdichtebestimmung 4.9 Bestandesaufnahmen 4.9.1 Anwuchs- und Überlebensrate 4.9.2 Höhe 4.9.3 Durchmesser 4.9.4 Schaftform 4.9.5 Rostbonitur 4.10 Mathematisch-statistische Analyseverfahren 4.11 Berechnung von Selektionsindizes 5. Ergebnisse 5.1 Standardisierung von Biomassefunktionen 5.1.1 Eignung verschiedener Gleichungen zur Aufstellung von Biomassefunktionen 5.1.2 Lage und Form der Standardbiomassefunktion 5.1.3 Bestimmung der Parameter der Standard-Biomassefunktion 5.1.3.1 Beziehung zwischen der Mittelhöhe und den Parametern a0 bzw. a1 5.1.3.2 Beziehung zwischen der Stammzahl und den Parametern a0 bzw. a1 5.1.3.3 Zusammenhang zwischen den Parametern a0 und a1 5.2 Trockenmasseleistung ausgewählter Nachkommenschaften 5.3 Wurzelbiomassefunktion 5.4 Holzmesskundliche Untersuchungen 5.4.1 Volumenermittlung für die Probebäume 5.4.2 Übernahmeprüfung der Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973) 5.4.3 Modellierung einer baumartenspezifischen Schaftholzvolumenfunktion für die Baumart Aspe 5.4.4 Schaftholzvolumentafel 5.4.5 Unechte Ausbauchungsreihe 5.4.6 Schaftholzformzahl 5.5 Rohdichte 5.5.1 Altlandsberg (AS 10/1) 5.5.2 Thammenhain (AS 10/2) 5.5.3 Trenthorst (Bio 11) 5.5.4 Auswertung der gemeinsamen Prüfglieder aller Flächen 5.6 Zusammenhang zwischen d1,3 und mittlerer Eindringtiefe 5.7 Beurteilung der Bestandesnachkommenschaften mit Hilfe eines Selektionsindex als Grundlage für weitere Züchtungsbemühungen und als Voraussetzung zur Herleitung von Zulassungsempfehlungen 6. Diskussion 6.1 Ermittlung eines Modells zur Schätzung der Parameter a0 und a1 der Standardbiomassefunktion für die Pappeln der Sektion Populus 6.2 Wachstum der Pappeln der Sektion Populus 6.3 Perspektiven der Aspenzüchtung 6.4 Förmigkeit 6.5 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn 6.6 Anbauempfehlung 6.7 Grenzen der Zuchtwertbestimmung 6.8 Zulassungsempfehlungen 7. Zusammenfassung 8. Summary 9. Literaturverzeichnis 10. Anlagen / The cultivation and breeding of fast-growing tree species are becoming increasingly important again due to the steadily rising demand for renewable raw materials. Poplars in their different sections represent a possibility for the production of renewable woody biomass on agricultural sites. In the context of the present work, the growth performance of poplars from the section of white and trembling poplars (Populus) was examined. The Populus section includes the European aspen (Populus tremula L.), the American aspen (Populus tremuloides Michx.) and the white poplar (Populus alba L.). The growth superiority of hybrids from European and American aspen has been known for a long time. As part of the 'FastWOOD' project, funded by the Federal Ministry of Food and Agriculture through the “Fachagentur für Nachwachsende Rohstoffe” and carried out in three phases, a new program for breeding hybrid aspens has been running since 2009. This was based on the findings of earlier breeding periods. Breeding trees were selected in part from existing clone archives. Within the framework of the present work, the focus is on questions relating to the estimation of biomass, the stem shape, the raw density and the suitability for breeding of selected parent trees. A total of 982 trees from 50 selected aspen progenies on four trial plots in Brandenburg, Saxony, Mecklenburg-Western Pomerania and Schleswig-Holstein were examined with regard to their above-ground biomass. Additionally, the below-ground biomass was determined for 20 trees. The collected data were used to derive progeny-specific standard biomass functions. For this purpose, an allometric function was used due to the closeness of fit and the biologically plausible course. On this basis, an attempt was made to estimate the parameters a0 and a1 of the standard biomass function using simple input variables such as the mean stand height and the number of trees in order to be able to easily determine the stand volume. However, this was not feasible with the existing database. Possible reasons may be the small number of different sites and the low age range of the trees recorded. Further research is needed in this field. The volume function according to KNAPP (1973) is currently used to determine the volume of stem wood for individual trees in field. On the basis of 682 section-wise measured aspens ranging from 6 and 43 years, it was determined that the volume function according to KNAPP (1973) systematically underestimates the actual individ-ual tree volume. Therefore, two new volume functions were derived using the data collected. One function for the d1.3 range <7cm, the other one for the range ≥7cm and ≤36cm. These volume functions enable modeling of the relationship between stem volume, height and d1.3 free of bias. The raw density plays a decisive role regarding the material use as well as the ener-getic use of wood. Nevertheless, raw density tests so far played no role as a test criterion for progeny tests, since the procedures are usually complex and destructive. The Pilodyn method, which has been developed in the 1970s, uses the penetration depth of a 2.5 mm needle to determine the wood density. Density and penetration depth are inversely proportional. This means the lower the density, the deeper the test needle penetrates the wood. Using the stereometric wood density measurement according to the specifications of DIN 52182, a regression function was derived, which can be used to convert the Pilodyn values into raw densities. Regarding their wood density Aspen was examined with the Pilodyn 6J Forest (Proceq SA, Schwerzenbach, Switzerland) on three trial plots in Brandenburg, Saxony and Schleswig-Holstein. The investigations showed that the raw density is affected both by genetic and site factors. Hybrid aspen progeny generally had lower wood density. In addition, the same progeny had a lower density on better sites than on poor sites. Since the method has proven itself, it should be used in future as an additional means to identify breeding-relevant wood characteristics on trial plots. Based on the evaluated data, eight progenies were shortlisted. Two of these progenies have already been approved as propagation material. For the remaining six progenies, all hybrid aspen, an approval recommendation was made.:1. Einführung in den Problemkreis 2. Stand des Wissens 2.1 Die Gattung Populus 2.2 Vorkommen und Verbreitung der Pappeln der Sektion Populus 2.2.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.) 2.2.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.) 2.2.3 Silber-Pappel (Populus alba L.) 2.3 Standortsanforderungen 2.3.1 Europäische Aspe (Populus tremula L.) 2.3.2 Amerikanische Aspe (Populus tremuloides Michx.) 2.3.3 Silber-Pappel (Populus alba L.) 2.3.4 Hybridaspen 2.4 Holzeigenschaften der Aspe 2.5 Physikalische Kenngrößen 2.6 Verwendung des Aspenholzes 2.7 Geschichtliche Entwicklung des Aspenanbaus in Deutschland 2.8 Waldbauliche Behandlung 2.9 Anbau auf Kurzumtriebsflächen 2.10 Biotische und abiotische Risiken 2.11 Die Aspe im Klimawandel 2.12 Naturschutzfachliche Betrachtung 2.12.1 Ökologische Integration 2.12.2 Prädation und Herbivorie 2.12.3 Interspezifische Konkurrenz 2.12.4 Hybridisierung 2.12.5 Krankheits- und Organismenübertragung 2.12.6 Gefährdung der Biodiversität, Invasivität 2.12.7 Andere ökosystemare Auswirkungen 2.12.8 Möglichkeiten der Kontrolle 2.13 Wachstumskundliche Untersuchungen 2.13.1 Untersuchungen zur Massenleistung 2.13.2 Untersuchungen zur Form des Einzelbaums 2.13.3 Rohdichtebestimmung 3. Zielstellung der Arbeit 4. Material und Methoden 4.1 Flächenanlage und Versuchsdesign 4.2 Flächenvorbereitung und Pflegemaßnahmen 4.3 Standortcharakterisierung 4.4 Biomassefunktionen 4.5 Wurzelbiomassefunktion 4.6 Holzmesskundliche Untersuchungen am Einzelbaum 4.7 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn 4.8 Stereometrische Rohdichtebestimmung 4.9 Bestandesaufnahmen 4.9.1 Anwuchs- und Überlebensrate 4.9.2 Höhe 4.9.3 Durchmesser 4.9.4 Schaftform 4.9.5 Rostbonitur 4.10 Mathematisch-statistische Analyseverfahren 4.11 Berechnung von Selektionsindizes 5. Ergebnisse 5.1 Standardisierung von Biomassefunktionen 5.1.1 Eignung verschiedener Gleichungen zur Aufstellung von Biomassefunktionen 5.1.2 Lage und Form der Standardbiomassefunktion 5.1.3 Bestimmung der Parameter der Standard-Biomassefunktion 5.1.3.1 Beziehung zwischen der Mittelhöhe und den Parametern a0 bzw. a1 5.1.3.2 Beziehung zwischen der Stammzahl und den Parametern a0 bzw. a1 5.1.3.3 Zusammenhang zwischen den Parametern a0 und a1 5.2 Trockenmasseleistung ausgewählter Nachkommenschaften 5.3 Wurzelbiomassefunktion 5.4 Holzmesskundliche Untersuchungen 5.4.1 Volumenermittlung für die Probebäume 5.4.2 Übernahmeprüfung der Schaftholzvolumenfunktion nach KNAPP (1973) 5.4.3 Modellierung einer baumartenspezifischen Schaftholzvolumenfunktion für die Baumart Aspe 5.4.4 Schaftholzvolumentafel 5.4.5 Unechte Ausbauchungsreihe 5.4.6 Schaftholzformzahl 5.5 Rohdichte 5.5.1 Altlandsberg (AS 10/1) 5.5.2 Thammenhain (AS 10/2) 5.5.3 Trenthorst (Bio 11) 5.5.4 Auswertung der gemeinsamen Prüfglieder aller Flächen 5.6 Zusammenhang zwischen d1,3 und mittlerer Eindringtiefe 5.7 Beurteilung der Bestandesnachkommenschaften mit Hilfe eines Selektionsindex als Grundlage für weitere Züchtungsbemühungen und als Voraussetzung zur Herleitung von Zulassungsempfehlungen 6. Diskussion 6.1 Ermittlung eines Modells zur Schätzung der Parameter a0 und a1 der Standardbiomassefunktion für die Pappeln der Sektion Populus 6.2 Wachstum der Pappeln der Sektion Populus 6.3 Perspektiven der Aspenzüchtung 6.4 Förmigkeit 6.5 Rohdichtebestimmung mittels Pilodyn 6.6 Anbauempfehlung 6.7 Grenzen der Zuchtwertbestimmung 6.8 Zulassungsempfehlungen 7. Zusammenfassung 8. Summary 9. Literaturverzeichnis 10. Anlagen

Cellulosabaserade material är världens rikligast förekommande förnyelsebara råvara. Växters cellväggar är naturliga kompositmaterial där den kristallina cellulosan är inbäddad i en väv av hemicellulosa, strukturproteiner och lignin. Xyloglukaner är en viktig hemicellulosagrupp som omger och korslänkar den kristallina cellulosan i cellväggarna. I denna avhandling undersöks undersöks sambanden mellan struktur och funktion hos olika xyloglukan-aktiva enzymer. En modell för effektiv enzymatisk omvandling av biomassa ges av cellulosomen hos den anaeroba prokaryota organismen Clostridium thermocellum. Cellulosomen är ett proteinkomplex med hög molmassa och flera olika enzymaktiviteter, bl.a. det inverterande xyloglukan-endohydrolaset CtXGH74A. Proteinstrukturen för CtXGH74A har lösts i komplex med xyloglukanoligosackarider, som stabliliserar vissa loopar/slingor som är oordnade i apostrukturen. Ytterligare detaljerade kinetiska och produktananalyser har genomförts för att entydigt visa att CtXGH74A är ett endoxyloglukanas vars slutliga nedbrytningsprodukt är Glc4-baserade xyloglukanoligosackarider. Som jämförelse innehåller glykosidhydrolasfamilj 16 (GH16) såväl hydrolytiska endoxyloglukanaser som xyloglukantransglykosylaser (XETs) från växter. För att utreda vad som bestämmer förhållandet mellan transglykosylering och hydrolys i xyloglukanaktiva enzymer från familj GH 16 jämfördes struktur och kinetik hos ett strikt transglykosylas, PttXET16-34 från hybridasp, med ett nära besläktat hydrolytiskt enzym, NXG1 från krasse. I NXG1 identifierades en viktig förlängningsloop, som vid trunkering gav ett muterat enzym med högre transglykosyleringshastighet och minskad hydrolytisk aktivitet. Kinetikstudierna genomfördes med hjälp av nyutvecklade känsliga provmetoder med väldefinerade XGO:er och ett antal kromogena XGO-arylglykosider. En detaljerad förståelse av enzymologin inom GH16 möjliggjorde utvecklingen av en ny kemoenzymatisk metod för biomimetisk fiberytmodifiering med hjälp av PttXET16-34s translgykosyleringsaktivitet. Aminoalditolderivat av xyloglukanoligosackarider användes som nyckelintermediärer för att introducera ny kemisk funktionalitet hos xyloglukan, såsom kromoforer, reaktiva grupper, proteinligander och initiatorer för polymeriseringsreaktioner. Tekniken innebär ett nytt och mångsidigt verktyg för fiberytmodifiering. / Zellulosehaltige Materialien sind die häufigsten erneuerbaren Rohmaterialien auf der Welt. Pflanzenzellwände sind natürliche Kompositmaterialien, sie enthalten kristalline Zellulose, die in einer Matrix aus Hemizellulosen, Proteinen und Lignin eingebettet sind. Xyloglukane sind eine wichtige Gruppe der Hemizellulosen, sie ummanteln und verbinden Zellulose in der pflanzlichen Zellwand. In dieser Abhandlung werden Strukturen von drei Xyloglukanaktiven Enzymen in Beziehung zu ihrer Funktion untersucht. Ein Paradigma für effizienter Nutzung von Biomasse ist das Cellulosom des anaerob lebenden Bakteriums Clostridium thermocellum. Das Cellulosom ist ein hochmolekularer Komplex von Proteinen mit vielen verschiedenen Aktivitäten, darunter ist auch die invertierende Xyloglukan Endohydrolase CtXGH74A. Die Proteinstruktur von CtXGH74A wurde im Komplex mit Xyloglukanoligosacchariden (XGO) gelöst, welche ungeordnete Loops der apo-Struktur stabilisierten. Durch weitere detaillierte Analyse der Kinetik und Reaktionsprodukte konnte schlüssig gezeigt werden, daß CtXGH74A eine Endoglukanase ist, die Glc4-basierte XGO produziert. Im Vergleich dazu enthält die retentierende Glykosidhydrolasefamilie 16 (GH16) sowohl hydrolytische Endoxyloglukanasen als auch Transglykosidasen von Pflanzen. Um zu erklären welche Faktoren das Verhältnis zwischen Transglykosidase und Hydrolase Aktivität bei GH16 Xyloglukanaktiven Enzymen bestimmen wurde eine reine Transglykosidase PttXET16-34 von Hybridaspen mit einem nah verwandten hydrolytischen Enzym NXG1 von Kapuzinerkresse strukturell und kinetisch verglichen. Als Schlüsselstelle wurde eine Verlängerung eines Loops in NXG1 identifiziert, Verkürzung des Loops führte zu einer Mutante mit erhöhter Transglykosylierungsrate bei verminderter hydrolytischer Aktivität. Kinetische Studien wurden erleichtert durch neu entwickelte hochempfindliche Methoden für Aktivitätsmessung, die auf XGO oder chromogene Aryl-XGO als definierte Substrate zurückgreifen. Detailliertes Verständnis von GH16 Enzymologie hat den Weg für die Entwicklung für eine neuartige Methode für biomimetische Oberflächenmodifikation von Zellulosefibern geebnet, dafür wurde die transglykosylierende Aktivität von PttXET16-34 angewendet. Aminoalditol-derivate von XGO wurden als wichtigste Zwischenprodukte angewendet, um neue chemische Funktionalitäten in Xyloglukan einzuführen, darunter waren Chromophore, reaktive Gruppen, Proteinliganden und Initiatoren für Polymerisationsreaktionen. Die modifizierten Xyloglukane wurden an eine Reihe von verschiedenen Zellulosematerialien gebunden und veränderten die Oberflächeneigenschaften dramatisch. Diese Methode ist ein neues wertvolles Werkzeug für Oberflächenmodifikation von Zellulosen. / Cellulosic materials are the most abundant renewable resource in the world; plant cell walls are natural composite materials containing crystalline cellulose embedded in a matrix of hemicelluloses, structural proteins, and lignin. Xyloglucans are an important group of hemicelluloses, which coat and cross-link crystalline cellulose in the plant cell wall. In this thesis, structure-function relationships of a range of xyloglucan-active enzymes were examined. A paradigm for efficient enzymatic biomass utilization is the cellulosome of the anaerobic bacterium Clostridium thermocellum. The cellulosome is a high molecular weight complex of proteins with diverse enzyme activities, including the inverting xyloglucan endo-hydrolase CtXGH74A. The protein structure of CtXGH74A was solved in complex with xyloglucan oligosaccharides (XGOs) which stabilized disordered loops of the apo-structure. Further detailed kinetic and product analyses were used to conclusively demonstrate that CtXGH74A is an endo-xyloglucase that produces Glc4-based XGOs as limit digestion products. In comparison, the retaining glycoside hydrolase family 16 (GH16) contains hydrolytic endo-xyloglucanases as well as xyloglucan transglycosylases (XETs) from plants. To elucidate the determinants of the transglycosylase/hydrolysis ratio in GH16 xyloglucan-active enzymes, a strict transglycosylase, PttXET16-34 from hybrid aspen, was compared structurally and kinetically with the closely related hydrolytic enzyme NXG1 from nasturtium. A key loop extension was identified in NXG1, truncation of which yielded a mutant enzyme that exhibited an increased transglycosylase rate and reduced hydrolytic activity. Kinetic studies were facilitated by the development of new, sensitive assays using well-defined XGOs and a series of chromogenic XGO aryl-glycosides. A detailed understanding of GH16 xyloglucan enzymology has paved the way for the development of a novel chemo-enzymatic approach for biomimetic fiber surface modification, in which the transglycosylating activity of PttXET16-34 was employed. Aminoalditol derivates of XGOs were used as key intermediates to incorporate novel chemical functionality into xyloglucan, including chromophores, reactive groups, protein ligands, and initiators for polymerization reactions. The resulting modified xyloglucans were subsequently bound to a range of cellulose materials to radically alter surface properties. As such, the technology provides a novel, versatile toolkit for fiber surface modification. / QC 20100624