Matthias Zander

Factors Influencing the Variability of Antioxidative Phenolic Glycosides in Salix Species

Phenolic glycosides, especially the salicylates, are important secondary metabolites in the bark of willows (Salix spp.). Because of their anti-inflammatory, analgesic, and fever-reducing properties, they are of particular interest to society. Compared to the fabrication of synthetic salicylacetylic acid, the commercial production of willow bark extracts with adequate amounts of salicylate is very difficult due to several biological and technical reasons. Therefore, one of the objectives was to identify salicylate-rich clones from three species, Salix daphnoides , Salix purpurea , and Salix pentandra , with potentially high amounts of phenolic glycosides. Three hundred different Salix clones were collected, and the chemical profiles of their bark were analyzed by HPLC. Overall, S. daphnoides clones showed the highest phenolic glycoside contents, followed by S. purpurea and S. pentandra. Second, seasonal changes of secondary compounds in willow bark were analyzed to determine the optimal harvesting time. The phenolic glycoside levels decreased over the growing season, with highest contents detected during plant dormancy. The effects of different cultivation conditions were also examined, and none of these treatments were found to have a significant effect on the phenolic glycoside content in willow bark. Biomass accumulation in the clones with grass competition was significantly lower than in the other three treatments.

Melampsora rust species on biomass willows in central and north-eastern Germany

Melampsora willow rusts are the most important fungal pathogens in short rotation coppices of biomass willows. In the past, breeding programmes for rust resistant biomass willows concentrated on the distinction of races within the forma specialis Melampsora larici-epitea f. sp. larici-epitea typica that colonized Salix viminalis and related clones. In a new breeding program that is based on a wider range of willow species it is necessary to identify further Melampsora species and formae specialis that are pathogens of willow species other than S. viminalis. Therefore, three stock collections with Salix daphnoides, Salix purpurea, and other shrub willow species (including S. viminalis) species were sampled in north-eastern Germany. A fourth stock collection in central Germany contributed rusts of tree willows (Salix fragilis and Salix alba) and the large shrub Salix caprea. Out of 156 rust samples, 149 were successfully sequenced for ITS rDNA. A phylogenetic analysis combining Neighbour-Joining, Maximum-Likelihood and Bayesian analysis revealed six species: Melampsora ribesii-purpureae, Melampsora allii-salicis-albae, Melampsora sp. aff. allii-fragilis, Melampsora larici-pentandrae, Melampsora larici-caprearum, and Melampsora larici-epitea. The first four species were found exclusively on the expected hosts. Melampsora larici-caprearum had a wider host range comprising S. caprea and S. viminalis hybrids. Melampsora larici-epitea can be further differentiated into two formae speciales. The forma specialis larici-epitea typica (59 samples) colonized Salix viminalis clones, Salix purpurea, Salix×dasyclados, and Salix×aquatica. In contrast to this relatively broad host range, f. sp. larici-daphnoides (65 samples) was found exclusively on Salix daphnoides. With the distinction and identification of the rust species/formae speciales it is now possible to test for race-specific resistances in a more targeted manner within the determined pairings of rust and willow species.

Macro- and microscopic studies of grafted trees with special regard to their risk of breakage.

ZusammenfassungIn der vorliegenden Arbeit wurden 83 veredelte Bäume unterschiedlicher Arten und Sorten hinsichtlich holzanatomischer Besonderheiten makro- und mikroskopisch untersucht. Es wurde geprüft, ob und inwieweit bei veredelten Bäumen Gewebestrukturen ausgebildet werden, die auf ein erhöhtes Bruchrisiko entlang des Kontaktbereiches zwischen Unterlage und Edelreis schließen lassen. Als Veredlungsstelle werden alle Gewebebereiche bezeichnet, die zum Zeitpunkt der Veredlung bereits vorhanden waren. Das danach gebildete Gewebe wird als Kontaktbereich bezeichnet. Für die mikroskopischen Untersuchungen wurden Dünnschnitte vom Holz, entlang des Kontaktbereiches zwischen Edelreis und Unterlage angelegt und eingefärbt. Bei allen untersuchten Proben konnten Veränderungen in der Gewebestruktur des Xylems festgestellt werden. Der Umfang dieser Abweichungen variierte zwischen den Proben deutlich. Die Änderungen der Gewebestrukturen betraf in erster Linie die Ausrichtung der Zellen des Xylems. Bis auf wenige Einzelfälle waren die Zellen tangential aus der Stammachse abgelenkt. Bei keinem der untersuchten Bäume konnten Veränderungen in dem Umfang festgestellt werden, dass von einer erhöhten Bruchgefährdung ausgegangen werden muss. Als Ursache für die beobachtete abweichende Ausrichtung der Zellen wird eine Beeinflussung des basipetalen Auxinflusses postuliert. Die Änderungen im Auxinfluss können dabei durch die Veredlung hervorgerufen werden. Um einen möglichst repräsentativen Eindruck zu gewinnen, wie oft in Deutschland veredelte Bäume im öffentlichen Grün entlang des Kontaktbereiches brechen, wurde eine Umfrage durchgeführt. Von insgesamt 496 Umfrageteilnehmern beantworteten 112 den Fragebogen, von denen 9 Befragte über entsprechende Fälle aus den Gattungen Tilia, Fagus, Prunus und Robinia berichten.AbstractAim of the study was to identify changes within xylem structure of grafted trees which could possibly lead to a higher risk of breakage. Therefore, 83 trees from the genera Prunus, Sorbus, Carpinus, Quercus, Robinia and Crateagus were examined at the macro- and microscopic level. All wood samples showed changes in their xylem structure in the areas at or around the contact zone of stock and scion. Cells were deviated in different angles from the stem axis in the tangential direction. Furthermore, whirled grain areas were found adjacent to the contact zone. Abnormal xylem structures could be found in various quantums. Despite the observed changes in the xylem structure, the risk of breakage is not significantly increased. An e-mail based survey among 496 administrations of rural districts in Germany and bigger towns all over Germany including 64 botanical gardens and arboretum, revealed only nine cases of stem breakage at the contact zone of grafted trees. These breaks were found in the genera Tilia, Fagus and Robinia. Further studies are recommended to gain more knowledge about how xylem structure develops during the lifespan of a tree under stress conditions, especially in urban environments.

Mikro- und makroskopische Untersuchungen an Straßenbaumveredelungen im Hinblick auf die Beeinflussung ihrer Bruchsicherheit

ZusammenfassungIn der vorliegenden Arbeit wurden 83 veredelte Bäume unterschiedlicher Arten und Sorten hinsichtlich holzanatomischer Besonderheiten makro- und mikroskopisch untersucht. Es wurde geprüft, ob und inwieweit bei veredelten Bäumen Gewebestrukturen ausgebildet werden, die auf ein erhöhtes Bruchrisiko entlang des Kontaktbereiches zwischen Unterlage und Edelreis schließen lassen. Als Veredlungsstelle werden alle Gewebebereiche bezeichnet, die zum Zeitpunkt der Veredlung bereits vorhanden waren. Das danach gebildete Gewebe wird als Kontaktbereich bezeichnet. Für die mikroskopischen Untersuchungen wurden Dünnschnitte vom Holz, entlang des Kontaktbereiches zwischen Edelreis und Unterlage angelegt und eingefärbt. Bei allen untersuchten Proben konnten Veränderungen in der Gewebestruktur des Xylems festgestellt werden. Der Umfang dieser Abweichungen variierte zwischen den Proben deutlich. Die Änderungen der Gewebestrukturen betraf in erster Linie die Ausrichtung der Zellen des Xylems. Bis auf wenige Einzelfälle waren die Zellen tangential aus der Stammachse abgelenkt. Bei keinem der untersuchten Bäume konnten Veränderungen in dem Umfang festgestellt werden, dass von einer erhöhten Bruchgefährdung ausgegangen werden muss. Als Ursache für die beobachtete abweichende Ausrichtung der Zellen wird eine Beeinflussung des basipetalen Auxinflusses postuliert. Die Änderungen im Auxinfluss können dabei durch die Veredlung hervorgerufen werden. Um einen möglichst repräsentativen Eindruck zu gewinnen, wie oft in Deutschland veredelte Bäume im öffentlichen Grün entlang des Kontaktbereiches brechen, wurde eine Umfrage durchgeführt. Von insgesamt 496 Umfrageteilnehmern beantworteten 112 den Fragebogen, von denen 9 Befragte über entsprechende Fälle aus den Gattungen Tilia, Fagus, Prunus und Robinia berichten.AbstractAim of the study was to identify changes within xylem structure of grafted trees which could possibly lead to a higher risk of breakage. Therefore, 83 trees from the genera Prunus, Sorbus, Carpinus, Quercus, Robinia and Crateagus were examined at the macro- and microscopic level. All wood samples showed changes in their xylem structure in the areas at or around the contact zone of stock and scion. Cells were deviated in different angles from the stem axis in the tangential direction. Furthermore, whirled grain areas were found adjacent to the contact zone. Abnormal xylem structures could be found in various quantums. Despite the observed changes in the xylem structure, the risk of breakage is not significantly increased. An e-mail based survey among 496 administrations of rural districts in Germany and bigger towns all over Germany including 64 botanical gardens and arboretum, revealed only nine cases of stem breakage at the contact zone of grafted trees. These breaks were found in the genera Tilia, Fagus and Robinia. Further studies are recommended to gain more knowledge about how xylem structure develops during the lifespan of a tree under stress conditions, especially in urban environments.

Mikro- und makroskopische Untersuchungen an Straßenbaumveredelungen im Hinblick auf die Beeinflussung ihrer Bruchsicherheit@@@Macro- and Microscopic Studies of Grafted Trees with Special Regard to their Risk of Breakage

ZusammenfassungIn der vorliegenden Arbeit wurden 83 veredelte Bäume unterschiedlicher Arten und Sorten hinsichtlich holzanatomischer Besonderheiten makro- und mikroskopisch untersucht. Es wurde geprüft, ob und inwieweit bei veredelten Bäumen Gewebestrukturen ausgebildet werden, die auf ein erhöhtes Bruchrisiko entlang des Kontaktbereiches zwischen Unterlage und Edelreis schließen lassen. Als Veredlungsstelle werden alle Gewebebereiche bezeichnet, die zum Zeitpunkt der Veredlung bereits vorhanden waren. Das danach gebildete Gewebe wird als Kontaktbereich bezeichnet. Für die mikroskopischen Untersuchungen wurden Dünnschnitte vom Holz, entlang des Kontaktbereiches zwischen Edelreis und Unterlage angelegt und eingefärbt. Bei allen untersuchten Proben konnten Veränderungen in der Gewebestruktur des Xylems festgestellt werden. Der Umfang dieser Abweichungen variierte zwischen den Proben deutlich. Die Änderungen der Gewebestrukturen betraf in erster Linie die Ausrichtung der Zellen des Xylems. Bis auf wenige Einzelfälle waren die Zellen tangential aus der Stammachse abgelenkt. Bei keinem der untersuchten Bäume konnten Veränderungen in dem Umfang festgestellt werden, dass von einer erhöhten Bruchgefährdung ausgegangen werden muss. Als Ursache für die beobachtete abweichende Ausrichtung der Zellen wird eine Beeinflussung des basipetalen Auxinflusses postuliert. Die Änderungen im Auxinfluss können dabei durch die Veredlung hervorgerufen werden. Um einen möglichst repräsentativen Eindruck zu gewinnen, wie oft in Deutschland veredelte Bäume im öffentlichen Grün entlang des Kontaktbereiches brechen, wurde eine Umfrage durchgeführt. Von insgesamt 496 Umfrageteilnehmern beantworteten 112 den Fragebogen, von denen 9 Befragte über entsprechende Fälle aus den Gattungen Tilia, Fagus, Prunus und Robinia berichten.AbstractAim of the study was to identify changes within xylem structure of grafted trees which could possibly lead to a higher risk of breakage. Therefore, 83 trees from the genera Prunus, Sorbus, Carpinus, Quercus, Robinia and Crateagus were examined at the macro- and microscopic level. All wood samples showed changes in their xylem structure in the areas at or around the contact zone of stock and scion. Cells were deviated in different angles from the stem axis in the tangential direction. Furthermore, whirled grain areas were found adjacent to the contact zone. Abnormal xylem structures could be found in various quantums. Despite the observed changes in the xylem structure, the risk of breakage is not significantly increased. An e-mail based survey among 496 administrations of rural districts in Germany and bigger towns all over Germany including 64 botanical gardens and arboretum, revealed only nine cases of stem breakage at the contact zone of grafted trees. These breaks were found in the genera Tilia, Fagus and Robinia. Further studies are recommended to gain more knowledge about how xylem structure develops during the lifespan of a tree under stress conditions, especially in urban environments.