The cuticle is constituted of the biopolymer cutin and intra- and epicuticular waxes. In some cases, it has epicuticular wax crystals, protruding from the epicuticular wax film. One of the most important tasks is protection against desiccation. Many investigations were conducted to find the transport limiting component of the cuticle. It is evidentially confirmed that the waxes form this barrier. These waxes are multifactorial blends made of very-long-chain aliphatic (VLCA) compounds and triterpenoids (TRP). The VLCAs were proposed to constitute the transpiration barrier to water. However, experimental confirmation was lacking so far. The present study focuses on the development of a method to selectively extract TRPs from the cuticle and the impact of the removal on the transpiration barrier. The plants deployed in this study exhibited several features. They had no epicuticular crystals on their surfaces, were astomatous, had a rather durable and possibly isolatable cuticle. A broad range of wax compositions was covered from plants with no TRP content and low wax load like Hedera helix and Zamioculcas zamiifolia to plants with high TRP content and high wax load like Nerium oleander. The selective extraction was conducted using a sequence of solvents. TRPs were extracted almost exhaustively from CMs with the first MeOH extract. Only a minor amount of shorter chained VLCAs was obtained. The remaining waxes, consisting mostly of VLCAs and some remnant TRPs, were removed with the following TCM extract. After the extractions, the water permeance of native cuticular membranes (CM), MeOH extracted (M) and dewaxed cuticular discs (MX) was investigated gravimetrically. Compared to the water permeance of CMs, Ms showed no or only a small increase in water conductance. MXs, however, always showed strongly increased values. The knowledge about the wax compounds constituting the transport-limiting properties is vital for different projects. For various issues, it would be favourable to have a standardized wax mixture as an initial point of research. It could be used to develop screening procedures to investigate the impact of adjuvants on cuticular waxes or the influence of wax constituents on the properties of cuticular waxes. This work concentrated on the development of an artificial wax mixture, which mimics the physical properties of a plant leaf wax sufficiently. As target wax, the leaf wax of Schefflera elegantissima was chosen. The wax of this plant species consisted almost exclusively of VLCAs, had a rather simple composition regarding compound classes and chain length distribution and CMs could be isolated. Artificial binary, ternary and quaternary waxes corresponding to the conditions within the plant wax were investigated using differential scanning calorimetry (DSC), X-ray diffraction (XRD) techniques and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. Phase diagrams were mapped out for a series of binary, ternary and quaternary wax mixtures. FTIR experiments were conducted using, ternary and a quaternary artificial wax blends. The blends were chosen to represent the conditions within the wax of the adaxial CM plant wax. The FTIR experiments exhibited an increasing resemblance of the artificial wax to the plant wax (adaxial CM wax) with an increasing number of compounds in the artificial wax. The same trend was found for DSC thermograms. Thermograms of ternary and quaternary blends exhibited more overlapping peaks and occurred in a temperature range more similar to the range of the whole leaf plant wax. The XRD spectrum at room temperature showed good conformity with the quaternary blend. The current work illustrates a method for selective extraction of TRPs from isolated CMs. It gives direct experimental proof of the association of the water permeance barrier with the VLCA rather than to the TRPs. Furthermore, the possibility to mimic cuticular waxes using commercially available wax compounds is investigated. The results show promising feasibility for its viability, enabling it to perform as a standardized initial point for further research (e.g. to examine the influence of different constituents on waxes), revealing valuable knowledge about the structure and the chemistry-function relationship of cuticular waxes. / Die Kutikula ist eine der vielen Anpassungen, die Pflanzen entwickelten um nach der Besiedelung des Landes mit den Herausforderungen ihrer neuen Umgebung fertig zu werden. Sie überzieht überirdische Pflanzenorgane, wie Blüten oder Blätter und erfüllt verschiedene Aufgaben. Hierzu besteht sie aus dem biopolymer Kutin und intra- sowie epikutikulären Wachs. Studien, die sich mit der Lokalisierung der transporteinschänkenden Barriere beschäftigten, zeigten, dass die Wachse sie bilden. Diese sind vielschichtige Mischungen aus langkettigen aliphatischen Verbindungen (VLCA) und pentazyklischen Verbindung wie Triterpenen (TRP). Es wird davon ausgegangen, dass VLCAs die Barriere aufbauen, ein direkter experimenteller Nachweis dafür wurde jedoch noch nicht erbracht. In dieser Arbeit wurde daher ein Verfahren zur selektiven Extraktion von TRPs aus isolierten kutikulären Membranen (CM) entwickelt und deren Auswirkung auf die Transpirationsbarriere untersucht. Die untersuchten Pflanzen wiesen keine epikutikuläre Kristalle auf, hatten keine Stomata auf der Kutikula der Blattoberseite und es war möglich ihre Kutikula zu isolieren. Die Zusammensetzung der Wachse variierte von wenig Wachs ohne TRPs (z. B. Hedera helix, Zamioculcas zamiifolia) hin zu pflanzen mit großer Wachsmenge und hohem TRP- Anteil (Nerium oleander). Die selektive Extraktion wurde durch die sequenzielle Nutzung zweier Lösemittel erreicht. TRPs wurden fast vollständig mit Methanol (MeOH) entfernt, während VLCAs überwiegend nur mit Chloroform (TCM) extrahiert werden konnten. Die gravimetrische Bestimmung der Wassertranspiration von unbehandelten, mit Methanol extrahierten (M) und entwachsten Membranen (MX) in Transpirationskammern zeigte bei allen untersuchten Pflanzenarten einen einheitlichen Trend auf. Im Vergleich zu CMs erhöhte sich die Transpirationsrate bei Ms nicht oder nur geringfügig, während bei MXs ein starker Anstieg festgestellt werden konnte. Diese Ergebnisse stellen den ersten direkten experimentellen Nachweis der Verbindung von VLCAs zur Transpirationsbarriere kutikulärer Wachse dar. Mit dem Wissen, sich bei der Untersuchung der Permeation durch die Kutikula sich nur auf die VLCA Fraktion beschränken zu müssen können weitere Projekte effizient angegangen werden. Ein leicht erhältliches Standartwachsgemisch könnte Ausgangspunkt für die Untersuchung des Einflusses verschiedener Pflanzenwachskomponenten auf deren physikalische Eigenschaften dienen. Als Zielwachs diente das Blattwachs von Schefflera elegantissima. Es bestand fast ausschließlich aus VLCAs, hatte eine recht einfache Zusammensetzung bezüglich der Stoffklassen und Kettenlängenverteilung und die Kutikula war isolierbar. Mit Hilfe von dynamische Differentialkalorimetrie (DSC), Röntgenbeugung (XRD) und Fouriertransformierter Infrarot (FTIR) Spektroskopie wurden binäre, ternäre und quaternäre Gemische, die Verhältnisse im Pflanzenwachs wiederspiegelten, untersucht und Phasendiagramme erstellt. Phasendiagramme wurden von einer Reihe der binären Gemische, bestehend aus Alkanen oder Alkoholen, ternären Gemischen aus zwei Alkanen und einem Alkohol und quaternären Gemischen aus zwei Alkanen und zwei Alkoholen erstellt. FTIR-spektroskopische Versuche zeigten mit zunehmender Komponentenzahl eine erhöhte Ähnlichkeit der artifiziellen Wachse zum Pflanzenwachs (adaxiale isolierte Kutikula). Ein ähnlicher Trend wurde für die Ähnlichkeit der Thermogramme der artifiziellen Gemische zum Pflanzenwachs (aus dem Extrakt ganzer Blätter) ersichtlich. Das Diffraktogramm des quaternären Waches stimmte auf Raumtemperatur gut mit dem des Pflanzenwachses (adaxiale isolierte Kutikula) ein. Diese Arbeit beschreibt eine Methode zur selektiven Extraktion von TRPs aus isolierten kutikulären Membranen. Sie zeigt einen direkten experimentellen Nachweis für die Assoziation der Transpirationsbarriere zu den VLCAs und nicht zu den TRPs. Zusätzlich wird die Möglichkeit kutikulare Wachse mit Hilfe von kommerziell erhältlichen Wachskomponenten nachzustellen untersucht, was vielversprechende Ergebnisse liefert. Dieses Wachs könnte daher als standardisierter Ausgangspunkt für weitere Experimente (z. B. zur Untersuchung des Einflusses verschiedener Wachskomponenten auf dessen physikalische Eigenschaften) dienen. Dies könnte wertvolle Informationen über die Struktur und die Beziehung zwischen chemischer Zusammensetzung und der Funktion kutikulärer Wachse liefern.

In der Förderperiode der EU 2023 – 2027 wird in Sachsen die Fördermaßnahme zur Erhaltung wertvoller Wiesen und Weiden, die »ergebnisorientierte Honorierung artenreichen Grünlandes« für sechs bzw. acht Kennarten weitergeführt. Außerdem können Landnutzer freiwillig, im Rahmen der Direktzahlungen, an sogenannten Öko-Regelungen (ÖR) teilnehmen und sich mittels der ÖR5 die »ergebnisorientierte extensive Bewirtschaftung von Dauergrünlandflächen mit Nachweis von mindestens vier regionalen Kennarten« fördern lassen. Dazu stellt die Broschüre die Maßnahmen vor und erläutert in der aktuellen Ergänzung die Methode zur Beurteilung eines Grünlandschlages. Im Hauptteil werden alle Kennarten bzw. Kennartengruppen anhand von Zeichnungen, Fotos und Beschreibungen vorgestellt, die für die Förderfähigkeit artenreichen Grünlandes in Sachsen wichtig sind. Ergänzt wird die Broschüre durch den Kennartenfächer, in dem die Arten in Kurzform dargestellt sind. Durch sein handliches Format eignet er sich besonders für die schnelle Bestimmung der Kennarten vor Ort. Redaktionsschluss: 23.03.2023

Zur Erhaltung wertvoller Wiesen und Weiden kann artenreiches Grünland in Sachsen gefördert werden. Die Honorierung ist abhängig von der Anzahl der Kennarten. In diesem Kennartenfächer werden Kennarten beziehungsweise Kennartengruppen, die für die Förderfähigkeit artenreichen Grünlandes speziell in Sachsen relevant sind, in Kurzform dargestellt. Redaktionsschluss: 23.01.2023

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Wälder bedecken 31 % der Landflächen weltweit. Aufgrund ihrer hohen Anzahl an endemischen Arten und ihrem hohen Artenreichtum gehören tropische Regenwälder zu den Biodiversitätshotspots der Welt. Die Ausbreitung von landwirtschaftlich genutzten Flächen führte zu einer verstärkten Degradierung und Waldverlust in Indonesien, die zum heutigen Zeitpunkt global am höchsten ist. Hauptsächliche Ursachen für die Entwaldung des tropischen Regenwaldes in Indonesien sind Holznutzung, Rohstoffabbau und die Produktion von Kautschuk (Hevea brasiliensis) und Palmöl (Elaeis guineensis), daraus folgt eine jährliche Umwandlungsrate von 20 000 km2 von natürlichem Regenwald in genutzte Flächen. Die weltweiten Konsequenzen der Entwaldung können nur geschätzt werden. Lokale Folgen sind Habitatverlust, Fragmentierung und Degradierung von verbleibenden Wäldern. In den verbleibenden Waldfragmenten kommt es zu einer Reduzierung der Artendiversität und einer Veränderung der Artenkombination. Untersuchungen von einzelnen Arten über die Folgen von Habitatfragmentierung auf die genetische Diversität von Pflanzen, zeigen unterschiedliche Ergebnisse, die von den artspezifischen Lebenszyklusstrategien abhängen. Im Allgemeinen ist ein Verlust von genetischen Ressourcen durch genetische Drift und reduzierten Genfluss zu erwarten. Dies entsteht durch die verminderte Austauschkonnektivität der verbleibenden Waldareale und die reduzierte effektive Populationsgröße der dort vorkommenden Arten. Dies kann zu einer Veränderung der genetischen Populationsstruktur der fragmentierten Arten führten, was eine Erhöhung der Wahrscheinlichkeit des Aussterbens der Art zur Folge hat. Der Effekt von Habitat-Fragmentierung auf die genetische Struktur wurde bisher nur für einzelne Pflanzenarten und nicht für Pflanzengemeinschaften untersucht. Weiterhin wurden keine Studien über die Folgen von Landnutzungsveränderungen auf die genetische Diversität von Pflanzen durchgeführt. Das Ziel der vorliegenden Studie war die genetische Diversität von dominanten Pflanzenarten in vier verschiedener Systeme mit unterschiedlicher landwirtschaftlicher Intensität in Sumatra, Indonesien, zu untersuchen. Anonyme AFLP Marker wurden genutzt, um die genetische Diversität von zehn dominanten Pflanzenarten, mit jeweils zehn Individuen, in den folgenden vier Landnutzungssystemen abzuschätzen: altgewachsener tropischer Tieflandregenwald, Kautschuk-Dschungel, Kautschukplantage und Palmölplantage. Die vier Systeme mit jeweils vier Replikaten, wurden in zwei Regionen untersucht, dies ergab eine Gesamtprobenanzahl von 3200. Durch unterschiedliche Artenkompositionen, die durch unterschiedliche Eigenschaften charakterisiert sind, wurde ein Abfall von genetischer Diversität von Wald zu Kautschuk-Dschungel zu Kautschukplantage zu Palmölplantage erwartet. Bei den Analysen wurden zwei Ansätze verwendet, bei dem Ersten wurde jeder Plot als eine Pflanzengemeinschaft betrachtet und bei dem Zweiten einzelne, häufig dominierende, Arten analysiert. Für die Gemeinschaftsanalyse wurden wiederum zwei Ansätze durchgeführt: Erstens der Fragmentpool-Ansatz, bei dem alle AFLP Fragmente der dominanten Arten in einem Fragment-Pool kombiniert wurden und deren genetische Differenzierung berechnet wurden. Zweitens der Artenansatz, bei dem die genetische Diversität pro Art im jeweiligen Plot berechnet wurde. Um die Landnutzungssystem auf genetische Unterschiede zu testen wurde ein „Mixed effect model“ für beide Ansätze der Gemeinschaftsanalyse benutzt. Außerdem wurde die genetische Diversität mit der Diversität von Pflanzenarten, Mykorrhizaarten und Prokaryotenarten korreliert, um die Reaktionsähnlichkeit der Parameter auf Landnutzungsveränderungen abzuschätzen. Die häufig dominanten Arten wurden hinsichtlich ihrer Populationsstruktur und der Populationsdifferenzierung innerhalb und zwischen den Landnutzungssystemen untersucht. Weiterhin wurden Arten nach ihrer Lebensform gruppiert und auf signifikante Unterschiede getestet. Ergebnisse der Gemeinschaftsanalyse mit dem Fragmentpool-Ansatz und dem Artenansatz zeigten keine direkte Korrelation zwischen genetischer Diversität dominanter Pflanzen und dem Landnutzungssystem. Aber aufgrund der Landnutzungsveränderung gibt es unterschiedliche Artenkompositionen im jeweiligen System, die mit ihren unterschiedlichen Eigenschaften, unterschiedliche Diversitäts- und Differenzierungsmuster aufweisen. Die Landnutzungssystem konnten in zwei Gruppen eingeteilt werden, die Baumdominierten Systeme mit hoher genetischer Diversität und die zwei Plantagensysteme mit niedriger genetischer Diversität. Die Analysen basierend auf den einzelnen häufigen Arten zeigen eine hohe Variabilität in der Artenreaktion auf die Landnutzungsveränderungen. Waldarten weisen unterschiedliche Verlustgrade von genetischer Diversität auf. Plantagen werden hauptsächlich von invasiven, kolonisierenden Arten dominiert, die an Störungen adaptiert sind. Daher zeigten die Plantagenplots im Mittel höhere genetische Diversitätslevel als erwartet.

Germination rates and germination fractions of seeds can be predicted well by the hydrothermal time (HTT) model. Its four parameters hydrothermal time, minimum soil temperature, minimum soil moisture, and variation of minimum soil moisture, however, must be determined by lengthy germination experiments at combinations of several levels of soil temperature and moisture. For some applications of the HTT model it is more important to have approximate estimates for many species rather than exact values for only a few species. We suggest that minimum temperature and variation of minimum moisture can be estimated from literature data and expert knowledge. This allows to derive hydrothermal time and minimum moisture from existing data from germination experiments with one level of temperature and moisture. We applied our approach to a germination experiment comparing germination fractions of wild annual species along an aridity gradient in Israel. Using this simplified approach we estimated hydrothermal time and minimum moisture of 36 species. Comparison with exact data for three species shows that our method is a simple but effective method for obtaining parameters for the HTT model. Hydrothermal time and minimum moisture supposedly indicate climate related germination strategies. We tested whether these two parameters varied with the climate at the site where the seeds had been collected. We found no consistent variation with climate across species, suggesting that variation is more strongly controlled by site-specific factors. / Keimungsgeschwindigkeit und Anteil gekeimter Samen lassen sich gut mit dem Hydrothermalzeit-Modell bestimmen. Dessen vier Parameter Hydrothermalzeit, Mindesttemperatur, Mindestbodenfeuchte und Streuung der Mindestbodenfeuchte müssen jedoch durch aufwendige Keimungsversuche bei Kombinationen von mehreren Temperatur- und Feuchtigkeitsstufen bestimmt werden. Für manche Anwendungen des Hydrothermalzeit-Modells sind aber ungefähre Werte für viele Arten wichtiger als genaue Werte für wenige Arten. Wenn die Mindesttemperatur und die Streuung der Mindestfeuchte aus Veröffentlichungen und Expertenwissen geschätzt würde, können die Hydrothermalzeit und Mindestbodenfeuchte aus vorhandenen Daten von Keimungsversuchen mit nur einer Temperatur- und Feuchtigkeitsstufe berechnet werden. Wir haben unseren Ansatz auf einen Keimungsversuch zum Vergleich der Keimungsquote wilder einjähriger Arten entlang eines Trockenheitsgradienten in Israel angewendet. Mit diesem Ansatz bestimmten wir die Hydrothermalzeit und Mindestfeuchtigkeit von 36 Arten. Der Vergleich mit genauen Werten für drei Arten zeigt, dass mit unserem Ansatz Hydrothermalzeit-Parameter einfach und effektiv bestimmt werden können. Hydrothermalzeit und Mindestfeuchtigkeit sollten auch bestimmte klimabedingte Keimungsstrategien anzeigen. Deshalb testeten wir, ob diese zwei Parameter mit dem Klima am Ursprungsort der Samen zusammenhängen. Wir fanden jedoch keinen für alle Arten übereinstimmenden Zusammenhang, so dass die Unterschiede vermutlich stärker durch standörtliche als durch klimatische Ursachen hervorgerufen werden.

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