In der vorliegenden Arbeit wurde erstmalig die in unter anderen in Mitteleuropa heimische Pflanze Dipsacus sylvestris HUDS. in einer Arbeit gleichzeitig phytochemisch-analytisch und pharmakologisch untersucht. Zur sicheren Identifizierung der Pflanze wurden dünnschicht- und kapillarchromato-graphische Methoden entwickelt und geeignete Markersubstanzen identifiziert. Dabei konnte eine Stufen-DC etabliert werden, die ein breites Fingerprintchromatogramm über das polare und apolare Inhaltsstoffspektrum auf einer DC-Folie ermöglicht. Mithilfe von CZE und MEKC konnten instru-mentelle Methoden entwickelt werden, die sowohl eine Pflanzen-Identifizierung, als auch im Falle der MEKC eine quantitative Erfassung ausgewählter iridoider und phenolischer Markersubstanzen zulassen. Dabei konnten Kaffee-, Chlorogensäure, Cantleyosid und Loganin quantifiziert werden. Die Methode wurde auch auf Dipsacus asperoides CHENG übertragen. Um analytische Markersubstanzen und Testsubstanzen für sich anschließende mikrobiologische Untersuchungen an Borrelia burgdorferi s.s. zu erhalten, wurden die Iridoide Loganin und Cantleyosid, das Lignan Prinsepiol und das Triterpen Ursolsäure aus D. sylvestris isoliert. Dazu wurden säulen- und planarchromatographische Methoden angewandt. Mittels NMR- und ESI-MS-Messungen wurden die erhaltenen Substanzen identifiziert. Neben den phytochemischen Untersuchungen wurden Extrakte und isolierte Reinstoffe aus D. sylv. in vitro an mediumsadaptierten B. burgdorferi s.s. auf wachstumshemmende Effekte hin untersucht. Vor allem das Lignan Prinsepiol, das erstmals aus D. sylvestris isoliert werden konnte, zeigte signifikante wachstumshemmende Effekte (0,2 mg/ml). Daneben wurden im Modell auch Ladanum und Manoyloxide sowie Carvacrol aus Cistus creticus eingesetzt. Ladanum (2,0 mg/ml), Carvacrol (0,2 und 0,05 mg/ml) und ent-13-epi-Manoyloxid (0,2 mg/ml) waren hier in vitro signifikant aktiv, während stereoisomere Manoyloxide kaum Effekte zeigten. Mit der Arbeit wurden interessante Grundlagen geschaffen, die Ausgangspunkt für weitere Forschungen sein können. So könnten sich z.B. Studien zur Toxizität, Metabolisierung und Bioverfüg-barkeit der aktiven Substanzen anschließen.:EINLEITUNG 1 Einführung in die Aufgabenstellung 2 Wilde Karde 3 Graubehaarte Zistrose 4 Borrelia burgdorferi 5 Ziele der Arbeit MATERIAL UND METHODEN 6 Verwendete Materialien 7 Methoden ERGEBNISSE 8 Ergebnisse DISKUSSION 9 Diskussion ZUSAMMENFASSUNG UND THESEN 10 Zusammenfassung und Thesen 11 Summary and theses ANHANG 12 GC-MS-Chromatogramme und Massenspektren 13 CE-Daten, Spektren und Elektropherogramme 14 NMR-Spektren 15 Zähldaten der Bbss-Bestimmungen 16 Weitere Diagramme der Bbss-Bestimmungen (Wiederholungsexperimente) VERZEICHNISSE 17 Literaturverzeichnis 18 Abbildungsverzeichnis 19 Tabellenverzeichnis 20 Formelverzeichnis 21 Abkürzungsverzeichnis WEITERE INFORMATIONEN 22 Lebenslauf, Publikationen 23 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit / In the present study, the plant Dipsacus sylvestris HUDS., which is native in Central Europe among others, was examined for the first time both phytochemically and pharmacologically. Thin-layer and capillary chromatographic methods have been developed and suitable marker substances have been identified for the reliable identification of the plant. A stepwise developed TLC was established, which enables a broad fingerprint chromatogram over the polar and apolar ingredient spectrum on one single TLC plate. With the help of CZE and MEKC, instrumental methods have been developed that allow both plant identification and, in the case of MEKC, quantitative detection of selected iridoid and phenolic marker substances. Caffeic acid, chlorogenic acid, cantleyoside, and loganin could be quantified. The method was also transferred to Dipsacus asperoides CHENG. In order to obtain analytical marker substances and test substances for subsequent microbiological investigations on Borrelia burgdorferi s.s., the iridoids loganin and cantleyoside, the lignan prinsepiol and the triterpenoid ursolic acid were isolated from D. sylvestris. Column and planar chromatographic methods were used for this purpose. The isolated substances were identified by NMR and ESI-MS measurements. In addition to phytochemical investigations, extracts and isolated pure substances from D. sylv. were tested in vitro for growth-inhibiting effects on medium-adapted B. burgdorferi s.s. Especially the lignan prinsepiol, which could be isolated from D. sylvestris for the first time, showed significant growth-inhibiting effects (0.2 mg/ml). Ladanum and various manoyl oxides as well as carvacrol from Cistus creticus were also used in the model. Ladanum (2.0 mg/ml), carvacrol (0.2 and 0.05 mg/ml) and ent-13-epi manoyl oxide (0.2 mg/ml) were significantly active in vitro, while stereoisomeric manoyl oxides showed hardly any effects. The results obtained in this work set the stage for further research including e.g. studies on toxicity, metabolism, and bioavailability of active substances.:EINLEITUNG 1 Einführung in die Aufgabenstellung 2 Wilde Karde 3 Graubehaarte Zistrose 4 Borrelia burgdorferi 5 Ziele der Arbeit MATERIAL UND METHODEN 6 Verwendete Materialien 7 Methoden ERGEBNISSE 8 Ergebnisse DISKUSSION 9 Diskussion ZUSAMMENFASSUNG UND THESEN 10 Zusammenfassung und Thesen 11 Summary and theses ANHANG 12 GC-MS-Chromatogramme und Massenspektren 13 CE-Daten, Spektren und Elektropherogramme 14 NMR-Spektren 15 Zähldaten der Bbss-Bestimmungen 16 Weitere Diagramme der Bbss-Bestimmungen (Wiederholungsexperimente) VERZEICHNISSE 17 Literaturverzeichnis 18 Abbildungsverzeichnis 19 Tabellenverzeichnis 20 Formelverzeichnis 21 Abkürzungsverzeichnis WEITERE INFORMATIONEN 22 Lebenslauf, Publikationen 23 Erklärung über die eigenständige Abfassung der Arbeit

No description available.

Τα φύλλα κάποιων φυτών γίνονται παροδικά κόκκινα, λόγω της συσσώρευσης ανθοκυανινών. Εξετάστηκαν δύο από τις πολλές υποθέσεις που έχουν διατυπωθεί για το ρόλο των χρωστικών αυτών στα φύλλα: ο φωτοπροστατευτικός τους ρόλος και η εμπλοκή τους στις σχέσεις φυτών και φυτοφάγων εντόμων. Χρησιμοποιήθηκαν δύο είδη φυτών (Quercus coccifera και Cistus creticus) τα οποία παρουσιάζουν ενδοειδική ποικιλομορφία όσον αφορά στη συσσώρευση ανθοκυανινών στα φύλλα τους. Στο Q. coccifera, τα νεαρά φύλλα κάποιων ατόμων είναι κόκκινα και κάποιων άλλων πράσινα, ενώ κατά την ενηλικίωση τους γίνονται όλα πράσινα. Τα ώριμα φύλλα του C. creticus το καλοκαίρι είναι πράσινα (“πράσινη” περίοδος) αλλά συσσωρεύονται παροδικά ανθοκυανίνες στα ώριμα φύλλα κάποιων θάμνων κατά τη περίοδο του χειμώνα (“κόκκινη” περίοδος), ενώ γειτονικά άτομα παραμένουν πράσινα. Συγκρίθηκαν παράμετροι του in vivo φθορισμού της χλωροφύλλης, τα επίπεδα των συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών και των ολικών φαινολικών, τα φάσματα ανακλαστικότητας και η ένταση της φυτοφαγίας, σε κόκκινα και πράσινα φύλλα από αντίστοιχους φαινοτύπους που αναπτυσσόντουσαν στο ίδιο ενδιαίτημα. Δεν διαπιστώθηκε κάποιο συγκριτικό πλεονέκτημα (ή μειονέκτημα) των ανθοκυανικών φύλλων όσον αφορά στη φωτοσυνθετική τους λειτουργία ή στην ανθεκτικότητά τους έναντι της φωτοαναστολής, στις συνθήκες που αναπτύσσονται. Στα διαφορετικού χρώματος, νεαρά φύλλα του Q. coccifera, είναι σαν να γίνεται ένας “συμβιβασμός” όπου στα κόκκινα φύλλα φτάνει λιγότερο φως στους χλωροπλάστες (ή/και λειτουργούν οι ανθοκυανίνες ως αντιοξειδωτικά), ενώ τα πράσινα φύλλα έχουν μεγαλύτερη δυνατότητα για μη φωτοχημική απόσβεση λόγω μεγαλύτερης συγκέντρωσης συστατικών του κύκλου των ξανθοφυλλών. Στο C. creticus, κατά την “πράσινη” περίοδο τα μελλοντικά ερυθρά φύλλα παρουσιάζουν φωτοσυνθετική και φωτοπροστατευτική κατωτερότητα, σε σχέση με τα φύλλα του πράσινου φαινοτύπου, που όμως δεν τους δημιουργεί πρόβλημα, όσο οι περιβαλλοντικές συνθήκες είναι ευνοϊκές. Κατά τη δυσμενή εποχή του χειμώνα, τα πράσινα φύλλα αυξάνουν την ικανότητα τους για μη φωτοχημική απόσβεση, ενώ τα κόκκινα όχι. Μπορεί σε αυτή την περίπτωση οι ανθοκυανίνες να αποτελούν μια προσαρμογή ώστε να αντισταθμίζεται αυτή η κατωτερότητα και να μειώνεται ο κίνδυνος φωτοαναστολής. Ωστόσο, τα νεαρά κόκκινα φύλλα του C. coccifera, είχαν υποστεί λιγότερες απώλειες από φυτοφάγα. Η μη ύπαρξη διακυμάνσεων στο φάσμα ανακλαστικότητας των κόκκινων φύλλων στην περιοχή 400-700 nm, σε συνδυασμό με τις δυνατότητες της χρωματικής όρασης πολλών φυτοφάγων εντόμων, υποδεικνύει ότι τα ερυθρά φύλλα πιθανόν να μην μπορούν εύκολα να εντοπιστούν από τους θηρευτές τους. Επίσης, κάποια φυλλοβόρα έντομα μπορεί να αποφεύγουν τα κόκκινα φύλλα, γιατί εκεί γίνονται περισσότερο ευδιάκριτα από τα αρπακτικά. Η αυξημένη συγκέντρωση των κόκκινων φύλλων σε φαινολικά μπορεί να αποθαρρύνει την περεταίρω κατανάλωση μετά από τυχαία προσέγγιση. / Leaves of some plants are transiently red due to anthocyanin accumulation. Among the many hypotheses for the function of foliar anthocyanins, two are tested in this field study: the sun screen, photoprotective function against excess visible light and the handicap signal against herbivory. Two plant species (Quercus coccifera and Cistus creticus) were used which display intraspecies variation in the expression of the anthocyanic character. Young leaves of some individuals of Q. cocifera are transiently red due to anthocyanin accumulation, while redness disappears upon maturation. Mature leaves of C. creticus are green during summer (“green” period) but in some individuals they turn transiently to red during winter (“red” period), while neighboring individuals remain green. In vivo chlorophyll fluorescence parameters, xanthophyll cycle pool sizes, reflectance spectra, total phenolics and extent of herbivory were compared in green and red leaves sampled from the corresponding phenotypes occupying the same habitat. An appreciable photosynthetic and photoprotective superiority (or inferiority) of anthocyanic leaves in both plant species under field conditions was not found. It seems that there is a compromise in differently coloured young leaves of Q. coccifera where red leaf chloroplasts enjoy less light due to its attenuation by anthocyanins (and/or anthocyanins participate in photoprotection through their anti-oxidant capacity) while green leaf chloroplasts are better equipped to dissipate excess light as heat through their higher size of xanthophyll cycle pool. During the “green” period, future red leaves of C. creticus show photosynthetic and photoprotective inferiority compared to the leaves of the green phenotype which is possibly insignificant for plant performance during the favourable period of the year. During the winter stress green leaves increase their ability for non-photochemical quenching while red phenotypes do not. In this case, anthocyanins may be an adaptation to compensate for this deficiency and alleviate the risk of photodamage. However, young red leaves of Q. coccifera are less attacked by insect consumers. The leveling of reflectance in anthocyanic leaves throughout the 400-570 nm band together with the spectral discriminating capabilities of leaf eating insects, may make red leaves less discernible to some insects. Furthermore, some insect herbivores may avoid red leaves because there are more discernible to predators. Incidental attack may be a posteriori discouraged due to the high phenolic investment of red leaves.

La flore de Corse est riche en plantes aromatiques et médicinales, pouvant être à l'origine de produits à forte valeur ajoutée (huiles essentielles, extraits, résines...) qui se présentent presque toujours comme des mélanges complexes dont il convient de déterminer la composition chimique avant leur éventuelle valorisation. La méthodologie adoptée au laboratoire pour l'identification des constituants est basée sur la complémentarité de diverses techniques : CC, CPG/Ir, CPG/SM-IE et RMN du carbone-13. L'objectif de notre travail est double : - objectif méthodologique, par la contribution à l'enrichissement de nos bibliothèques de référence et par l'évaluation et l'intégration de la CPG/SM en mode « Ionisation Chimique » dans la méthodologie d'analyse du laboratoire, - objectif finalisé, par la caractérisation de trois plantes de la région méditerranéenne : Cistus albidus, Eupatorium cannabinum subsp. corsicum et Doronicum corsicum, à travers l'étude de la composition chimique de leurs huiles essentielles, en adaptant la méthodologie d'analyse en fonction des résultats recherchés. L'huile essentielle de Cistus albidus de Provence s'est avérée différente de celles des autres espèces de Cistes par une proportion importante de sesquiterpènes à squelette bisabolane et par une faible abondance des monoterpènes et des diterpènes à squelette labdane. L'étude de deux plantes endémiques de Corse de la famille des Asteraceae, a permis de mettre en évidence : - pour l'huile essentielle de parties aériennes d'Eupatorium cannabinum subsp. corsicum, une prédominance des composés hydrocarbonés mono et sesquiterpéniques alors que, dans l'huile essentielle de racines, les composés oxygénés monoterpéniques dominent. - pour l'huile essentielle de Doronicum corsicum, une composition chimique originale par la présence, parmi les constituants majoritaires, de composés « inhabituels » dérivés du thymol non décrits dans la littérature. Ces huiles essentielles se caractérisent par la présence de nombreux esters et bi-esters monoterpéniques de thymyle, -de 8,9-déhydrothymyle, - de 8,9-époxythymyle, -de bornyle, -de néryle, -de lavandulyle dont nous avons, pour certains, réalisé l'hémisynthèse, et par celle de sesquiterpènes tricycliques. L'étude de ces esters en CPG/SM-IC nous a permis de mettre en évidence les mécanismes de réactions et de fragmentations se produisant en ICP et ICN avec différents gaz réactants (CH4 et NH3). Enfin, par l'utilisation combinée de la CPG/SM-(IE et IC) et de la RMN du carbone-13 nous avons pu identifier, dans ces huiles essentielles, de nombreux composés absents des différentes bibliothèques de référence.

Η διακυμαινόμενη ασυμμετρία των φύλλων, δηλαδή η τυχαία απόκλιση από τη συμμετρία, θεωρείται ένα μέτρο της καταπόνησης που υπέστησαν κατά την ανάπτυξή τους. Η ασυμμετρία υποδηλώνει αναπτυξιακή αστάθεια και έχει προταθεί ότι συσχετίζεται αρνητικά με την αρμοστικότητα (fitness). Εάν η φωτοσύνθεση αποτελεί έναν έμμεσο δείκτη της αρμοστικότητας, αναμένεται, ένα φύλλο με μειωμένη αρμοστικότητα να είναι και φωτοσυνθετικά υποδεέστερο. Προς επιβεβαίωση αυτού, στην παρούσα διατριβή εξετάστηκαν εκατοντάδες άθικτα φύλλα σε συνολικά 7 διαφορετικά είδη ως προς τη διακυμαινόμενη ασυμμετρία, καθώς και ως προς τη φωτοσυνθετική τους απόδοση (δείκτες PItotal & Fv/Fm). Ο δείκτης PItotal υπολογίζεται με βάση την κινητική ανάλυση των in vivo μεταβολών του φθορισμού της χλωροφύλλης και λαμβάνεται εύκολα και γρήγορα (εντός δευτερολέπτων). Ο δείκτης αυτός θεωρείται ανάλογος της φωτοσυνθετικής αφομοίωσης του CO2 και περιγράφει την απόδοση τόσο του φωτοσυστήματος Ι (PSI) όσο και του φωτοσυστήματος ΙΙ (PSII). Ο παραδοσιακός δείκτης Fv/Fm προκύπτει άμεσα από τις in vivo μετρήσεις φθορισμού της χλωροφύλλης και υποδεικνύει τη μέγιστη φωτοχημική ικανότητα του PSII. Δύο φυτικά είδη (Pistacia lentiscus, Olea europea) επέδειξαν θετική συσχέτιση μεταξύ διακυμαινόμενης ασυμμετρίας και φωτοσυνθετικής ικανότητας, αποτελέσμα αντίθετο από τις αρχικές προβλέψεις. Το μόνο φυτικό είδος που επιβεβαίωσε την αρχική υπόθεση ήταν το Ceratonia siliqua. Στα υπόλοιπα είδη (Arbutus unedo, Cercis siliquastrum, Platanus orientalis, Populus alba) δεν υπήρξε συσχέτιση μεταξύ των δύο παραμέτρων. Τα φυτικά είδη που εμφάνισαν μεγάλες τιμές διακυμαινόμενης ασυμμετρίας ήταν και αυτά στα οποία η ασυμμετρία συχετίστηκε θετικά με τη φωτοσύνθεση. Συμπεραίνεται, εμμέσως ότι η ισχυρή ένταση της καταπόνησης κατά τα πρώιμα στάδια της ανάπτυξης των φύλλων σε μερικά φυτά ενδεχομένως να οδηγεί σε πιο σφριγηλή φωτοσύνθεση κατά την ωριμότητά τους ή σε μεγαλύτερη ικανότητα αντοχής στην καταπόνηση. Αν το συμπέρασμα είναι αληθές, τότε μπορεί μεν η συμμετρία να είναι ομορφότερη, δεν είναι όμως και αποδοτικότερη. Σε γενικές γραμμές, και με βάση τη βιβλιογραφία, ο δείκτης διακυμαινόμενης ασυμμετρίας των φύλλων δεν φαίνεται από μόνος του να επιτυγχάνει αξιόπιστη εκτίμηση της αρμοστικότητας. Για αυτό τον λόγο η χρησιμοποίησή του πρέπει να γίνεται με ιδιαίτερη προσοχή και συνάμα θα πρέπει να συνδυάζεται με σειρά άλλων δεδομένων-δεικτών. Ένας ακόμη δείκτης περιβαλλοντικής καταπόνησης μπορεί να είναι η εποχική συσσώρευση ερυθρών χρωστικών (ανθοκυανινών) που παρατηρείται στα ώριμα φύλλα ορισμένων φυτικών ειδών. Έχει προταθεί ότι οι ανθοκυανίνες των φύλλων λειτουργούν ως «ομπρέλα» προστασίας για τη φωτοσυνθετική συσκευή ενάντια στη φωτοαναστολή. Ως προς την εξέταση αυτής της υπόθεσης, η παρούσα διατριβή χρησιμοποίησε δύο πειραματόφυτα που εμφανίζουν εποχική ερυθρότητα στα φύλλα ορισμένων ατόμων τους. Αυτά είναι το Pistacia lentiscus και το Cistus creticus. Αρχικά όσον αφορά το P. lentiscus, εξετάστηκε η συσχέτιση του βαθμού φωτοπροστασίας με τις πραγματικές συγκεντρώσεις ανθοκυανινών σε φύλλα ατόμων που φύονται σε συνθήκες πεδίου. Το συγκεκριμένο εγχείρημα αποτελεί καινοτομία, αφού μέχρι σήμερα δεν έχει μελετηθεί η φωτοπροστασία σε σχέση με τη διαβάθμιση της ερυθρότητας των φύλλων. Προς αυτή τη κατεύθυνση χρησιμοποιήθηκαν μη επεμβατικές οπτικές μέθοδοι (φάσματα ανακλαστικότητας και φθορισμός χλωροφύλλης) για να αποτιμήσουν τα επίπεδα ανθοκυανινών και χλωροφυλλών καθώς και τη φωτοχημική απόδοση του PS II, σε εκατοντάδες ώριμα φύλλα του φυτικού είδους P. lentiscus (σχίνος). Ο σχίνος κατά τη χειμερινή περίοδο εμφανίζει κόκκινους (όλων των διαβαθμίσεων ερυθρού χρώματος) και πράσινους φαινότυπους. Αντίθετα με την υπόθεση που υποστηρίζει το φωτοπροστατευτικό ρόλο των ανθοκυανινών, η ένταση της ερυθρότητας συσχετίστηκε θετικά με τη φωτοαναστολή και αρνητικά με τα επίπεδα των εμπεριεχόμενων χλωροφυλλών στα φύλλα. Έτσι, ο πιθανός φωτοπροστατευτικός ρόλος των ανθοκυανινών δεν επιβεβαιώθηκε. Ωστόσο, η χειμερινή ερυθρότητα των φύλλων στο σχίνο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας ρεαλιστικός, γρήγορος και μη επεμβατικός τρόπος εντοπισμού ατόμων «ευάλωτων» στη χειμερινή καταπόνηση. Σε μετέπειτα στάδιο στο ίδιο φυτικό είδος, εξετάστηκε in situ η σχέση της χειμερινής ερυθρότητας των φύλλων με σειρά άλλων φωτοσυνθετικών παραμέτρων. Συγκρινόμενοι με τους πράσινους φαινότυπους κατά τη διάρκεια του χειμώνα, οι ερυθροί (ανθοκυανικοί) φαινότυποι παρουσίασαν χαμηλότερες ταχύτητες αφομοίωσης CO2. Βρέθηκε ότι αυτό οφείλεται στη χαμηλή περιεκτικότητα ή/και ενεργότητα του ενζύμου καρβοξυλάση/οξυγονάση της διφωσφορικής ριβουλόζης (Rubisco) των ερυθρών φύλλων, ενώ ταυτόχρονα η στοματική αγωγιμότητα δεν φάνηκε να είναι περιοριστική για τη φωτοσύνθεση. Συγχρόνως, οι ερυθροί φαινότυποι βρέθηκε ότι περιέχουν λιγότερο άζωτο σε σχέση με τους πράσινους. Το εύρημα αυτό πιθανώς συνδέεται με την παρατηρούμενη χαμηλή περιεκτικότητα του ενζύμου Rubisco και τον μειωμένο φωτοσυνθετικό ρυθμό των ερυθρών φύλλων. Η περιορισμένη ικανότητα των αντιδράσεων καρβοξυλίωσης να χρησιμοποιήσουν αναγωγική δύναμη και ηλεκτρόνια, ενδεχομένως εξηγεί και τη μειωμένη απόδοση παγίδευσης φωτονίων του PSII που σημειώνεται στους ερυθρούς φαινοτύπους. Σε οποιαδήποτε περίπτωση, η ανάπτυξη της ανθοκυανικής «ομπρέλας» δεν φαίνεται να αποσοβεί το κίνδυνο φωτοαναστολής της φωτοσύνθεσης στον ερυθρό φαινότυπο του σχίνου. Ως παραπροϊόν της εργασίας με το P. lentiscus, εξετάστηκε η πιθανή επίδραση των φυσικών διακυμάνσεων του αζώτου των φύλλων του στις φωτεινές αντιδράσεις της φωτοσύνθεσης. Συγκεκριμένα, εξετάστηκαν οι φυσιολογικές διακυμάνσεις του αζώτου ώριμων φύλλων σε συνδυασμό με την ανάλυση των αντίστοιχων καμπυλών ταχείας ανόδου του φθορισμού της χλωροφύλλης. Η μαθηματική ανάλυση των καμπυλών έγινε σύμφωνα με το λεγόμενο «JIP-test», γεγονός που επέτρεψε την εκτίμηση της εν δυνάμει δραστηριότητας των δύο φωτοσυστημάτων. Τα αποτελέσματα υπέδειξαν εξάρτηση από την εποχή, επιτρέποντας την εξαγωγή του συμπεράσματος ότι η έλλειψη αζώτου επηρεάζει επιλεκτικά και αρνητικά το PSI, ενώ η αρνητική επίδραση στο PSII περιορίζεται μόνο κατά τη δυσμενή-χειμερινή περίοδο του έτους. Ένας δεύτερος Μεσογειακός θάμνος που εξετάστηκε ήταν το είδος Cistus creticus. Όπως και ο σχίνος, το είδος αυτό επιδεικνύει χαρακτηριστική ενδοειδική ποικιλομορφία στην έκφραση του ανθοκυανικού χαρακτήρα στα φύλλα του. Συγκεκριμένα, μερικά άτομα κοκκινίζουν το χειμώνα, ενώ γειτονικά τους κάτω από τις ίδιες περιβαλλοντικές συνθήκες παραμένουν πράσινα. Η ερυθρότητα των φύλλων διατηρείται μέχρι τα μέσα της άνοιξης. Αυτό το σύστημα απεδείχθη κατάλληλο, όχι μόνο για τη μελέτη του φυσιολογικού ρόλου των ανθοκυανινών αλλά και για τη προσέγγιση οικολογικών ερωτημάτων που σχετίζονται με την αρμοστικότητα (fitness) των δύο φαινότυπων. Επίσης, απεδείχθη πως η φυλλική ερυθρότητα μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ένας οπτικός δείκτης καταπόνησης. Ως τελικές παράμετροι αρμοστικότητας χρησιμοποιήθηκαν, η αναπαραγωγική προσπάθεια ως ο αριθμός ανθέων ανά άτομο, η αναπαραγωγική επιτυχία ως ο αριθμός σπερμάτων ανά άτομο καθώς και η επικονιστική επιτυχία ως ο αριθμός καρπών ανά αριθμό ανθέων και ως ο αριθμός σπερμάτων ανά καρπό. Η μελέτη αυτή, συνδιαζόμενη με σειρά φυσιολογικών δεικτών που εξέτασαν άλλα μέλη της ερευνητικής ομάδας του εργαστηρίου μας έδειξαν ότι, παρόλο που οι φυσιολογικοί δείκτες εμφανίζουν τον ερυθρό φαινότυπο υποδεέστερο, αντίθετα οι αναπαραγωγικοί δείκτες (αποτελέσματα παρούσας διατριβής) δεν παρουσίασαν διαφορές. Εν τέλει, μπορεί ίσως να λεχθεί πως η παρουσία της ερυθρότητας υποδεικνύει μεν «ασθενέστερα» άτομα (που με τη βοήθεια των ανθοκυανινών ίσως επιτυγχάνουν κάποια αντιστάθμιση αυτών των ενδογενών φυσιολογικών και γενετικών αδυναμιών τους), όχι όμως τόσο ασθενικά ώστε να επηρεάζεται αρνητικά η αναπαραγωγική τους επιτυχία και αρμοστικότητα. / Fluctuating asymmetry, small nondirectional deviations from perfect symmetry, has been proposed as a useful indicator of environmental stress. The developmental instability of an organism may induce asymmetric characters. Hence, a high degree of developmental instability, morphologically manifested as fluctuating asymmetry, may indicate less fitness. According to that, less fit individuals are expected to have asymmetric leaves and this may have a negative impact in their photosynthetic yield. In this investigation, fluctuating asymmetry and two photosynthetic indices (PItotal, Fv/Fm) has been measured in a great number of leaves in 7 plant species. PItotal, is an index which expresses the relative photosynthetic performance. It is calculated from the kinetics of fast chlorophyll a fluorescence rise curves according to the so-called «JIP-test». It is considered to be positively correlated to CO2 assimilation rates, hence to productivity based on photosynthesis. Fv/Fm, is a second photosynthetic index which indicates the maximum photosystem II (PSII) photochemical efficiency. Fluctuating asymmetry was positively correlated to both photosynthetic indices in two plant species (Pistacia lentiscus, Olea europea). These results do not support the initial hypothesis of this investigation. Contrary, the species Ceratonia siliqua shows a negative correlation between fluctuating asymmetry and the two photosynthetic indices. Furthermore, in four plant species (Arbutus unedo, Cercis siliquastrum, Platanus orientalis, Populus alba), fluctuating asymmetry and photosynthetic performance were not correlated. It happened that the two species deviating from the initial hypothesis (P. lentiscus and O. europea) display the maximum mean fluctuating asymmetry values among all species included in this investigation. In conclusion, it seems that in some plants whose leaves have experienced high stress as young are more photosynthetically potent as mature. Moreover, these results suggest that the relation between fluctuating asymmetry and photosynthesis is species-specific. Finally, the results show that fluctuating asymmetry may not be a reliable index of developmental instability and stress exposure in plants. Leaf anthocyanins are believed to afford protection against photoinhibition, yet the dependence of protection on actual anthocyanin concentrations has not been investigated. To that aim, non-invasive optical methods (spectral reflectance and chlorophyll fluorescence) were used to assess levels of anthocyanins and chlorophylls as well as photosystem II (PSII) photochemical efficiency in hundreds of leaves from the mastic tree (Pistacia lentiscus). This species displays a continuum of leaf tints during winter from fully green to fully red under field conditions. Contrary to expectations based on the photoprotective hypothesis, the strength of leaf redness was positively correlated to the extent of mid-winter chronic photoinhibition and negatively correlated to leaf chlorophyll contents. Hence, a photoprotective role for anthocyanins is not substantiated. Instead, we argue that winter leaf redness may be used reliably, quickly and non-invasively to locate vulnerable individuals in the field. Given that winter-red leaf phenotypes in the mastic tree are more vulnerable to chronic photoinhibition during the cold season, we asked whether corresponding limitations in leaf gas exchange and carboxylation reactions could also be manifested. During the cold («red») season, net CO2 assimilation rates (A) and stomatal conductances (gs) in the red phenotype were considerably lower than the green phenotype, while leaf internal CO2 concentration (Ci) was higher. The differences were abolished in the «green» period of the year, the dry summer included. Analysis of A versus Ci curves indicated that CO2 assimilation during winter in the red phenotype was limited by Rubisco content and/or activity rather than stomatal conductance. Concomitant to that, leaf nitrogen levels in the red phenotype were considerably lower during the red-leaf period. Hence, we suggest that the inherently low leaf nitrogen levels are linked to the low net photosynthetic rates of the red plants through a decrease in Rubisco content. Accordingly, the reduced capacity of the carboxylation reactions to act as photosynthetic electron sinks may explain the corresponding loss of PSII photon trapping efficiency, which cannot be fully alleviated by the screening effect of the accumulated anthocyanins. In a next step we examined whether leaf nitrogen level affects photosynthetic light reactions. Although it is amply documented that CO2 assimilation rates are positively correlated to leaf nitrogen, corresponding studies on a link between this nutrient and photosynthetic light reactions are scarce, especially under natural field conditions. In this final investigation with mastic tree, we exploited natural variation in nitrogen content of mature leaves of P. lentiscus in conjunction with fast chlorophyll a fluorescence rise (the OJIP curves) analysed according to the so-called «JIP-test», as this was recently modified to allow also for the assessment of events in or around photosystem I (PSI). The results depended on the sampling season, with low nitrogen leaves displaying lower efficiencies for electron flow from intermediate carriers to final PSI acceptors and lower relative pool sizes of these acceptors, both during the autumn and winter. However, parameters related to the PSII activity (i.e. quantum yields for photon trapping and electron flow along PSII, efficiency of a trapped exciton to move an electron from QA- to intermediate carriers) were limited by low nitrogen only during the winter period. As a result, parameters like the quantum yield of total electron flow along both photosystems as well as the total photosynthetic performance index (PItotal) were positively correlated to leaf nitrogen independently of season. We conclude that nitrogen deficiency under field conditions preferentially affects PSI activity while the effects on PSII are evident only during the stressful period of the year. In the last part of this dissertation we asked whether the leaf anthocyanic trait confers long term benefits to the plant and to that aim parameters directly related to fitness, i.e. reproductive effort and success as well as seed germinability were registered in winter-red and green phenotypes of Cistus creticus growing in the field under apparently similar conditions. The results indicated that both phenotypes displayed similar flower numbers, pollination success and seed yield, mass and germinability. As judged by the similar final reproductive output, vulnerability to the winter stress does not render the red phenotype less fit, nor anthocyanin accumulation render it more fit. Although an apparent compensating function for anthocyanins may be inferred, it can not be linked to a protection against photoinhibition of photosynthesis. Moreover, the photosynthetic inferiority of the red phenotype although linked to slightly reduced leaf number, (results from other members of our laboratory) it was not limiting for reproductive effort and success. Regardless of function, winter leaf redness may indicate photosynthetically weak, yet not necessarily less fit individuals in C. creticus.