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6 - Saatgutlagerung 1. 2. 3. 4.

Was unterscheidet Orthodoxe von rekalzitranten Samen? Welche Faktoren beeinflussen die Lagerung? Welche Faktoren sind für die industrielle Lagerung relevant? Wie erhält man die Lebensfähigkeit von Saatgut über einen langen Zeitraum in Genbanken?

Was unterscheidet orthodoxe von rekalzitranten Samen?: - Rekalzitrante („widerspenstige“) Samen z.B. Seychellen-Nuss: Samen, so groß wie Medizinball - Samen mit großem Umfang, kann nicht getrocknet, gelagert werden - Eher in tropischen Bedingungen anzutreffen - Same braucht viel Energie, um aus dem Schatten ins Licht wachsen zu können - Stoffwechsel gar nicht heruntergefahren, fliegender Start - Orthodox, z.B. Gerste/Melone, kann gelagert werden, erreicht glassy state - Intermediär, z-B. Papaya, kann über gewissen Zeitraum trocken gelagert werden

RH% der Trocknungsluf T [°C] Verbreitung Beispiele

Langlebigkeit

Orthodox Intermediär < 15 % (50 - ) < 90 % < 0 °C > 15 °C Gemäßigte Klimaten Tropisch Bohne, Erbse, Raps, Walnuss (längere Salat Lagerung), Kaffee, Tee, Wildreis Jahrzehnte < 5 J.

Welche Faktoren beeinflussen die Lagerung?

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Rekalzitrant > 90 % > 15 °C Litschi, Kakao, Jackfruit, Mango Eiche (bedingte Dormanz) < 1 J.

Welche Faktoren sind für die Industrielle Lagerung relevant? 1.

Atmosphäre (Luffeuchte) Sorptionsisotherme: Zuerst Temperatur festgelegt (20 °C), dann Abhängigkeit der Saatgutfeuchte von der Luffeuchte  im Beispiel von Gerste reguliert sich das Saatgut bei 50 % Raumfeuchte auf 11 % Seed Moisture Content (SMC)

Relative Feuchte und ihre Tücken -RH% = (aufgenommene Menge H2O)/(absolute Menge H2O) -Absolute Menge durch Temperatur bestimmt: bei 0°C 70 g/m³, bei 20 °C 100 g/m³, bei 30 °C 150 g/m³  gleicher Wassergehalt bedeutet bei steigenden Temperaturen automatisch niedrigere RH%

2. Saatgutfeuchte Hydratationslevel

I < 10 RH%

II (< 50 %)

III < 96 RH%

IV < 99 RH%

V > 99 RH%

Wachstum und Entwicklung Einlagerung von Stärke/Proteinen/…, Zunahme des Trockengewichtes Reifung/Trocknung Quieszenz/Dormanz (keimfähig, aber Triggerfaktor fehlt) Keimhemmung Keimung Wachstum des Sämlings -Orthodoxe Samen (blau) haben in Dormanzstadien „glassy state“: optimaler Zustand mit Diffusionsmöglichkeiten bei großer Stabilität Leichtere Lagerung, Transport etc. -Rekalizitrante Samen nehmen diesen Zustand nicht ein!  Erhaltung im Feld oder Nährmedium, oder Embryonalerhaltung

3. Lagertemperatur

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 Saatgut-Lagerungsbedingungen -Parameter bei industrieller Lagerung weniger streng, da keine ewige Lagerung nötig -Feuchte und Lagertemperaturen reduzieren Lagerbarkeit stark mit jedem % Feuchte halbiert sich die Lagerdauer -Harringtons Daumenregel: Entweder Verringerung von 1 % der Samenfeuchte oder eine Reduzierung der Lagertemperatur von 5°C verdoppelt die Samen-Lagerbarkeit (Innerhalb von Grenzen von 5 – 14 % und 0 - 50 °C) -James‘ Daumenregel: Gute Lagerbarkeit von Samen (1-2 Jahre), wenn; Feuchte [%] + 2 x Temperatur < 70

Wie erhält man die Lebensfähigkeit von Saatgut über einen langen Zeitraum in Genbanken? Am Beispiel von Entwicklungslandproblemen der Saatgutlagerung (Video) -Lagerflaschen mit Silica -Kulturform der Äpfel sind nicht in Samen erhaltbar (zu heterogenes Saatgut, klonale Vermehrung und erhalten) Maßgeblich beeinflussende Faktoren -Zimmertemperatur o S-förmiger Keimfähigkeitsabfall, der genotypenspezifisch steiler oder flacher ist o Weizen/Gerste: 15 J., Raps: 14 J., Erbse 24 J. o Beschreibbar durch P50-Wert (50% der Samen noch keimfähig) -Kaltlagerung o Bei -18 °C und hoher RH% P50-Wert massiv erhöht (x 3 bis x 9) -Genetischer Hintergrund o eindeutige Korrelation zwischen Langlebigkeit und Familie (große Variabilität zwischen Samen) -Wachstumsbedingungen: Stress während des Wachstums (Mehltau, Strahlungsschäden) beeinflusst maßgeblich Anfangskonstitution des Saatguts -Reaktive Sauerstoffspecies (ROS) o Zerstören während Lagerung den Embryo -> Lipid(per)oxidation, Proteinoxidation, DNA-Degradation o gebunden/neutralisiert durch Antioxidantien (Ascorbatsäure, Katalase, Tocerolsäure, Glutathion, Ascorbatperoxidase,…) o

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-Verhältnis von Reaktionsrate und Wasseraktivität

o

Verschiedene Prozesse laufen bei bestimmten Feuchtegraden ab, daher bestimmt die Interaktion/Stärke dieser Prozesse und die Schnelligkeit des Erreichens des glassy state die Haltbarkeit der Samen

-Ablauf der Schädigung als Grund des Keimfähigkeitsverlustes, je nach Zeitpunkt o Membranschäden (keine aktive Reaktion bis zur Keimung!) o Gestörte Biosynthese o Langsamere Keimung o Langsameres Wachstum und Entwicklung o Erhöhte Stressanfälligkeit o Schlechte Bestände o Morphologische Abweichungen (Mutationen) o Tod

Wie können wir Saatgut lagern? -Lagerungstypen o Lehmtonnenhütten, Tongefäße, Strohkörbe, Bambusgeflechte o Flaschenkürbis o (Temperierte) Sacklager o Flachlager,Silos o Genbank: -18 °C, unter 20 RH% -Lagerbehälter o Grundsätzlich: Je dichter, desto besser (Blech > PE > Baumwolle) -> weniger Feuchtefluktuation,.. o Für feuchtes Saatgut logischerweise offene Behältnisse zum Nachtrocknen o Trocknungsmittel für Saatgut  Silica  Tonkügelchen (drying beads)  Ca-Salze o Entwicklungsländer: Sackware dicht verpacken (Folie?), Vakuumgerät, Sauerstoffabsorber (auch Fe, Kohle, Salze) 4

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Geringer Sauerstoffgehalt erhält stark die Keimfähigkeit (Priming auch?) und führt zu vitaleren Samen...