Apoplastic Peroxidases in Needles of Norway Spruce (Picea abies) Progenies from Different Crossing Environments

Summary:Apoplastic peroxidases (POD) are thought to play important roles in the plant's defence system against stress. To find out whether apoplastic POD activities were affected by imprinting through the maternal reproductive environment, by the current environmental conditions or mainly by inherited genetic features, two families of Norway spruce (both grown for almost one decade at the same field site) were investigated. The families were progenies of controlled crossing conducted at low and higher temperatures, respectively. Crosses with identical parents originating from low temperature crosses displayed increased frost tolerance as compared with those crossed at higher temperatures (Johnsen et al. 1995). The physiological trait “apoplastic peroxidase activity” differed significantly between the two families but not due to the preceding environmental conditions during sexual reproduction indicating that non-Mendelian processes do not affect peroxidase activities in the cell wall. Isoelectric focusing revealed two major isozyme bands at pH 3 and pH 9 in all samples. Additional less prominent isozymes were observed, which showed significant variability between individuals.Zusammenfassung:Apoplastischen Peroxidasen (POD) wird eine wichtige Rolle im Schutzsystem der Pflanzen bei der Anpassung an oder der Reaktion auf Stress zugeschrieben. Um herauszufinden, ob die Aktivität apoplastischer POD hauptsächlich durch die klimatischen Bedingungen der maternalen Kreuzungsumgebung, durch genetische Faktoren oder die akuellen Umgebungsbedingungen beeinflußt wird, wurden zwei Familien der gemeinen Fichte (Picea abies L.) untersucht, die beide etwa 10 Jahre auf demselben Standort wuchsen. Die Familien bestanden aus Nachkommen kontrollierter Kreuzungsversuche, die bei höheren und niedrigeren Temperaturen, d.h. im Gewächshaus bzw. im Freiland, durchgeführt worden waren. Nachkommen von Eltern, die unter niedrigeren Temperaturen gekreuzt worden waren, besaßen eine höhere Frosttoleranz als Nachkommen identischer Eltern, bei denen die Kreuzung bei höheren Temperaturen stattfand (Johnsen et al. 1995). Das physiologische Merkmal „apoplastische Peroxidaseaktivität“ unterschied sich signifikant zwischen beiden untersuchten Familien, aber nicht in Abhängigkeit der Umweltbedingungen während der sexuellen Reproduktion. Dies zeigt, dass apoplastische Peroxidasen offenbar nicht durch nicht-mendelnde Vererbungsprozesse beeinflusst werden. Alle Proben zeigten nach isoelektrischer Fokussierung stark alkalische und saure POD-Isozyme (pI ≤ 3 und ≥9). Andere POD Banden waren weniger stark ausgeprägt und zeigten eine hohe individuelle Variabilität.