Bachelorarbeiten am IGPS

Das primäre Abschlussgewebe von Früchten wird durch eine Epidermis mit aufgelagerter Kutikula gebildet. Zur Fruchthaut gehören außerdem oft kollenchymatische Hypodermiszellen, die sich in  mehreren Schichten unter der Epidermis befinden. Das Zellwandgerüst von Epi- und Hypodermis ist das mechanische Rückgrat der Fruchthaut. Die Kutikula hingegen gilt als entscheidende Barriere für Wasserdampfaustritt und für die Aufnahme von Wasser und gelösten Stoffen von außen. Kutikuläre Wachse spielen für diese Prozesse eine wichtige Rolle. Sie sind aber auch an der mechanischen Konstitution, d.h. bei der Fixierung von Spannungszuständen beteiligt. Daher werden alle entwicklungs- und umweltbedingten Veränderungen der Fruchthaut und der Kutikula eingehend untersucht.

• Mechanische Eigenschaften der Fruchthaut, der Kutikula und ihrer Komponenten (Zugversuch)
• Zellmuster von Epidermis und Hypodermis (Bildanalyse)
• Kutin- und Wachssynthese im Laufe der Fruchtentwicklung (radioaktive und Stabilisotopen Markierung, sequentielle Extraktion, LSC, MS)
• Rolle der Wachse bei der Dehnung der Fruchthaut (Wachsextraktion, Relaxationstest)
• Entwicklung antiklinaler Rippen der Kutikula, Rissbildung und Rissverschluss (Bildanalyse, Interferometrie) 

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

Das Periderm besteht aus Zellen mit verkorkten Zellwänden und wird  bei Verdickung, beim Abfallen von Organen (Trennschichtbildung) oder nach Verwundung als Abschlussgewebe gebildet. Auf Früchten ersetzt es die ursprüngliche, d.h. primäre Fruchthaut. Dabei wird die Schale rau, was bei glattschaligen Früchten zu einer erheblichen Qualitätsminderung führt. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf die Regulation der Peridermbildung, die in der Regel vor dem Versagen und Verlust der primären Fruchthaut einsetzt.

• Auslösende Faktoren der Peridermbildung (Nässeinduktion)
• Genaktivierungen und Sequenz der strukturellen Änderungen nach Induktion der Peridermbildung (PCR, Gensonden, Bildanalyse)
• Mechanische Eigenschaften des Periderms, des Übergangs zwischen Epidermis + Kutikula und Korkzellen (Zugversuch, Relaxationstest)
• Struktur des Periderms  (Bildanalyse, Interferometrie)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

In der letzten Wachstumsphase akkumulieren weiche Früchte im Fruchtfleisch große Mengen an osmotisch wirksamen Stoffen (Zucker, Zuckeralkohole, Säuren). Gleichzeitig verliert das Xylem als wassertransportierendes Gewebe seine Funktion. Permanente Wasserabgabe erfolgt durch Transpiration. Wasseraufnahme und -abgabe bestimmen die Turgeszenz der Früchte. Daher wird die Dynamik des Wasserpotentials der gesamten Frucht (osmotisches Potential, Turgor) intensiv untersucht.

• Messung von osmotischen Drücken (Osmometrie, Plasmolyse), Turgor (Pressure Probe Messungen), Transpiration (Wägung, Diffusionszellen) im Laufe der Fruchtentwicklung und unter unterschiedlichen Umweltbedingungen
• Wasserdampfpermeabilität von Außenschichten (Diffusionszellen, Wägung)
• Messung der hydraulischen Leitfähigkeit einzelner Fruchtabschnitte (Pressure Probe Messungen)
• Wasserverteilung in der Frucht (Osmometrie)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

Zahlreiche Stein- und Beerenfrüchte platzen nach oberflächlichem Kontakt mit Wasser, wodurch in der obstbaulichen Praxis an vielen Kulturen erhebliche Verluste entstehen. Es werden die Ursachen der Rissbildung und die Rissgenese im Detail untersucht.

• Quantifizierung und Genese mikroskopischen und makroskopischen Rissen nach variabler Vorgeschichte (submerse Inkubation, Farbstoffinfiltration, Platztest, Videoaufzeichnung)
• Identifikation des Rissmodus und der beteiligten Zellstrukturen (Elastometer, Mikroskopie)
• Rolle von Calcium in der Rissgenese (Ca-Vorbehandlungen und Platztest), Calcium-Aufnahme und Calcium-Gehalt von Früchten (radioaktive Markierung, LSC, AAS)
• Zellkollaps bei Rissverlängerung (Eluatanalysen)
• Mechanik der Rissbildung (Elastometer)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

Mit dem Weichwerden von Früchten kommt es zur Lockerung des Zellwandverbandes. In vielen Fällen werden Pektine der Mittellamelle abgebaut. Zellwände quellen bei Absterben von Protoplasten. Detaillierte Analysen zur Zellwandchemie und zum Quellungsverhalten sollen Aufschluss über die Konstitution der Zellwand in reifenden Früchten liefern.

• Quellungsverhalten von Zellwänden unter variierenden physikochemischen Bedingungen (Bildanalyse)
• Isolation von Zellwandfraktionen (chemische Extraktion) und Testung des Quellungsverhaltens der Zellwandfraktionen (Quellungszellen)
• Identifikation von Zellwandkomponenten mittels Antikörper (Fluoreszenzmikroskopie)
• Identifikation von Zellwandfraktionen bei Rissbildung  (Fluoreszenzmikroskopie)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

Photosyntheseprodukte werden als Transportzucker im Phloem, Wasser und darin gelöste Mineralstoffe über das Xylem in Früchte transportiert. Wachstum, Ablagerung von Zuckern (Zuckeralkoholen) und Säuren in Früchten, ihre Versorgung mit Calcium und Kalium und die Turgeszenz wird wesentlich durch die Funktionstüchtigkeit der Ferntransportwege bestimmt.

• Anteil von Phloem- und Xylemtransport an der Versorgung der Früchte im Laufe der Fruchtentwicklung (Wegaufnehmer, Potometrie)
• Nachweis der Xylemfunktionalität (Farbstofftranslokation, Potometrie)
• Anatomische Quantifizierung der Leitbündelanteile im Laufe der Fruchtentwicklung (Bildanalyse)
• Ferntransport in reife Früchte (= Phloemtransport) unter verschiedenen Umweltbedingungen (Wegaufnehmer)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

In der obstbaulichen Praxis werden zuweilen unerwartete Veränderungen an Früchten beobachtet, deren Ursachen nicht ohne weiteres erklärt werden können. Einige dieser Phänomene werden gezielt analysiert, um die mechanistischen Grundlagen von Defekten zu ergründen. Zumeist ergeben sich hieraus in der obstbaulichen Praxis anwendbare Maßnahmen. 

• Schalenflecken bei Lagerung von Elstar-Äpfeln (Mikroskopie, Bildanalyse, Ascorbinsäure-Bestimmung)
• Pitting an Süßkirschen (objektspezifische, mechanische Belastungstest)
• Orangenhaut Symptome bei Lagerung von Süßkirschen (Interferometrie)
• Faktor Licht bei Entwicklung von rotfleischigen Äpfeln (Bildanalyse)
• Halswelke bei Pflaumen (Bildanalyse, Osmometrie, Potometrie, mechanische Tests)
• Water soaking und Platzen bei Erdbeeren
• Aufreißen der Schale bei Bananen
• Lichtsteuerung der Fruchtentwicklung bei Tomate und Erdbeere (LED Zusatzlicht)
• Leitbündelverbräunung bei Kanzi-Äpfeln (Bildanalyse)

Die Belegung der einschlägigen Obstbaumodule sowie Interesse an pflanzenphysiologischen und biophysikalischen Fragestellungen wird empfohlen.

Bei Interesse nehmen Sie bitte Kontakt auf mit Dr. Eckhard Grimm, Dr. Bishnu Khanal oder Prof. Dr. Moritz Knoche.

Übersicht aller Bachelorarbeiten

Stand Mai 2021

Themenbereich: Ertragsphysiologie

Die Wurzeln sind der versteckte Teil der Pflanzen und können mit speziellen Verfahren oder Geräten erreicht werden. Eine quantitative Untersuchung von Wurzelsystemen, d.h. die Messung von Länge, Durchmesser, Volumen usw., ist mit nicht-destruktiven und destruktiven Methoden möglich.

Das Ziel dieses Projektes ist es, zwei dieser Methoden zu vergleichen und zeitlich zu korrelieren. Dazu werden die Wurzelsysteme mehrerer Pflanzen mit einer zerstörungsfreien (Minirhizotron) und einer zerstörenden (Bodenkernbeprobung) Methode überwacht. Beide Methoden werden zur Beprobung von Wurzelsystemen in verschiedenen Wachstumsstadien der Pflanzen eingesetzt, um das Wurzelwachstum zu überwachen und die zeitliche Komponente in die Korrelation beider Methoden einzubeziehen.

Während des Experiments werden Bilder der Wurzeln mit einem Wurzelscanner aufgenommen und in der Software Root Snap ausgewertet. Darüber hinaus werden Parameter wie Wurzellänge, Wurzeldichte und Wurzelgewicht mit dem Rootscanner zerstörend bestimmt.

Der Versuch ist Bestandteil eines größeren Projekts zur Quantifizierung und Modellierung des Pflanz/Wurzelwachstums unter einem Unterflur-Tropfbewässerungssystem.

Experimentelle Arbeit            
Betreuer: Callau-Beyer/Stützel       
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Ertragsphysiologie

Der Einfluss abiotischer Stressfaktoren auf Pflanzen wird häufig experimentell untersucht. Abiotischer Stress kommt aber häufig nicht alleine vor. Beispiel wäre ein Versuch zum Einfluss der Temperatur im Wurzelraum auf die Salzstresstoleranz und Ionenaufnahme in Tomaten und Gurken

Experimentelle Arbeit                      
Betreuer: Moualeu                     
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Produktionsökologie

Das Verständnis der Umweltauswirkungen auf die physiologischen und architektonischen Merkmale von Spinnenpflanzen wird als ein Fortschritt für die Verbesserung der Pflanzenproduktivität unter knapper Wasserversorgung. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Veränderung einiger architektonischer und physiologischer Merkmale einiger Spinnenpflanzen-Genotypen unter Wasserknappheit zu quantifizieren. Diese Arbeit ermöglicht ein besseres Verständnis der photosynthetischen Aktivitäten  von Spinnenpflanzen unter Trockenstress.

Experimentelle Arbeit              
Betreuer: Moualeu/Stützel        
Bearbeitungsbeginn: sofort Empfohlene 
Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Produktionsökologie

Das Verständnis der Umweltwirkungen auf die architektonischen Merkmale von Pflanzen wird als ein Fortschritt für die Verbesserung der Pflanzenproduktivität unter knapper Wasserversorgung angesehen. Ziel dieser Arbeit ist es, die Veränderung einiger architektonischer Merkmale ausgewählter Gerste-Genotypen unter Trockenstress zu quantifizieren.

Experimentelle Arbeit              
Betreuer: Moualeu                  
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene  Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Ertragsphysiologie

Die Bestandestemperatur ist ein komplexes Merkmal, das für die Bewertung des Wasserbedarfs und der Evapotranspiration von Pflanzen von grundlegender Bedeutung ist. Mit Wärmebildkameras ausge¬rüstete UAVs werden häufig zur Untersuchung von Bestandesmerkmalen wie der Temperatur einge¬setzt, allerdings müssen diese für verschiedene Kameratypen und Wetterbedingungen kalibriert wer¬den. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Bestandestemperatur als Funktion der Wetterbedingungen für Weizen oder/und Gerste unter Feldbedingungen mit Hilfe von UAV-Wärmebildern zu modellieren.

Experimentelle Arbeit                       
Betreuer: Moualeu                  
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene  Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Ertragsphysiologe

Klassischer Weise werden Wellenlängen zwischen 400 und 700 nm als photosynthetisch aktive Strah¬lung (PAR) bewertet. Neuere Literatur zeigt, dass auch der dunkelrote Farbbereich (700-750 nm) zur Photosynthese beitragen kann. In der Arbeit soll untersucht werden, ob dies generell bestätigt werden kann, oder ob dies nur bis zu einem bestimmten Anteil Dunkelrot an der Gesamtstrahlung zutrifft.

Experimentelle Arbeit     
Betreuer: Fricke/Stützel       
Bearbeitungsbeginn: ab August
Empfohlene  Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich Ertragsphysiologie

Das Wachstum von Pflanzenwurzeln und Verhalten von Stomata wird u.a. von der Bodenfeuchtigkeitsbedingungen beeinflusst: In Zonen hoher Bodenfeuchtigkeitsbedingungen finden sich oft hohe Wurzellängendichten. In einem Multi-Kompartiment-Gefäßsystem wird das Wurzelwachstum und stomatale Öffnung in verschiedenen Bodenfeuchtigkeitsbedingungen untersucht. Der Versuch ist Bestandteil eines größeren Projekts zur Quantifizierung und Modellierung des Pflanz/Wurzelwachstums unter einem Unterflur-Tropfbewässerungssystem.

Experimentelle Arbeit         
Betreuer: Callau-Beyer/Stützel      
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module:  Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Ertragsphysiologie

Um die Stickstoffnutzungseffizienz von Rotkohl genauer bewerten zu können soll ein Hydroponik-Experiment mit unterschiedlichen N Konzentrationen durchgeführt werden. Es soll der N-Gehalt ermit­telt werden, ab dem kein Wachstum mehr stattfindet und der N-Gehalt ermittelt werden, bei dem das Wachstum maximal ist. Die gewonnen Erkenntnisse sollen nähere Informationen zu dem Einfluss von N auf das Wachstum der Pflanze liefern. Das Thema ist in dem Zusammenhang mit der SDF (Subsurface drip fertigation) zu sehen und dient als Bases des Wachstumsmodells der Rotkohlpflanze.

Experimentelle Arbeit 
Betreuer: Weßler/Callau-Beyer/Stützel  
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Ertragsphysiologie

Mit der geplanten Forschungsarbeit soll der Zusammenhang der Wachstumsstadien (BBCH-Stadien) und °Cd ermittelt werden. Mittels eines Gefäßversuchs gilt es die verschiedenen Stadien des Rotkohls qualitativ und quantitativ auszuwerten und in Relation zu den °Cd zu setzten. Diese Arbeit ist mit in die Entwicklung des Bewässerungs- und Düngungstool für die SDF (Subsurface drip fertigation) eingebettet und leistet mit der Erstellung des Zusammenhangs von BBCH und °Cd einen Beitrag in den Grundlagen.

Experimentelle Arbeit 
Betreuer:  Weßler/Callau-Beyer /Stützel
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich:  Ertragsphysiologie

Zurzeit wird von verschiedenen Organisationen die Gemüseproduktion in geschlossenen Räumen unter ausschließlich künstlichem Licht und einer entsprechenden Raumklimatisierung propagiert. Meist wird in diesen Betrachtungen die notwendige Energiemenge nicht berücksichtigt und es liegen auch wenige Untersuchungen zum Energiebedarf dieser Produktionssysteme vor. In der Arbeit soll der notwendige Energiebedarf für die Belichtung in einer speziell konstruierten Wachstumskammer gemessen werden. Dabei sollen unterschiedliche Lichtqualitäten und -intensitäten zum Einsatz kommen.

Experimentelle Arbeit                 
Betreuer: Fricke/Stützel              
Bearbeitungsbeginn: ab WS 21/22
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich:  Ertragsphysiologie

Trockenstress reduziert die stomatäre Leitfähigkeit und führt auf Grund der verringerten Transpirations-kühlung in der Folge zu erhöhten Blatttemperaturen. In der Arbeit soll geprüft werden, wie schnell und in welchem Ausmaß sich die Pflanze an diesen Trockenstress anpassen kann.

Experimentelle Arbeit                       
Betreuer: Fricke/Schmitz                  
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Produktionsökologie

Bodenverdichtungen beeinträchtigen das Wachstum der Kulturpflanzen in unterschiedlichem Maße. Unterschiedlich ist auch die Fähigkeit, Bodenverdichtungen durch Wurzelaktivität wieder aufzubrechen. In einem Feldversuch in Ruthe wurden die Wirkungen massiver Bodenverdichtung langjährig (2007-2012) untersucht. Die Boden- und Pflanzendaten können in einer Zeitreihenanalyse zur Wirkung von Verdichtung und Verdichtungsauflösung untersucht werden

Experimentelle Arbeit              
Betreuer: Stützel            
Bearbeitungsbeginn: ab sofort
Empfohlene  Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Produktionsökologie

Die Reduzierung der Bodenbearbeitung im Gemüsebau ist aus ökologischen und ökonomischen Grün¬den erstrebenswert, sofern Ertrag und Qualität nicht beeinrächtigt werden. In einem Feldversuch in Ruthe wurden die Wirkungen unterschiedlicher Bodenbearbeitungsvarianten langjährig (2005-2012) untersucht. Die Daten können für Analysen zu den Beziehungen zwischen Stickstoffangebot und Wachstum in Abhängigkeit der Bodenbearbeitung untersucht werden.

Experimentelle Arbeit              
Betreuer: Stützel                      
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene  Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Ertragsphysiologie

In der Literatur werden verschiedene Methoden zur Bestimmung des CO₂-Kompensationspunktes, der Atmungsrate und des Licht-Kompensationspunktes beschrieben. Ziele des Projektes sind:

- Die Ergebnisse dieser verschiedenen Methoden zu vergleichen und deren Variation in Abhängigkeit von Blattalter und Sorte zu bestimmen

- Die Korrelation zwischen Photosynthesekapazität, Blattstickstoffgehalt und der im Titel genannten Merkmale zu überprüfen

Experimentelle Arbeit            
Betreuer: Moualeu/Stützel         
Bearbeitungsbeginn: sofort Empfohlene 
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

Themenbereich: Ertragsphysiologie

Das Wachstum von Pflanzenwurzeln wird u.a. von der Nährstoffkonzentration beeinflusst: In Zonen hoher Nährstoffkonzentration finden sich oft hohe Wurzellängendichten, aber zu hohe Nährstoffkon­zentrationen verursachen Salzschäden an den Wurzeln. In einem Multi-Kompartiment-Gefäßsystem wird das Wurzelwachstum in verschiedenen Nährstoff(Salz)konzentrationen untersucht. Der Versuch ist Bestandteil eines größeren Projekts zur Quantifizierung und Modellierung des Wurzelwachstums unter einem Unterflur-Tropfbewässerungssystem.

Experimentelle Arbeit     
Betreuer: Callau-Beyer/Stützel     
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion

UAVs werden häufiger zur Untersuchung von Bestandesmerkmalen eingesetzt. Abgesehen von der Tatsache, dass es einfacher ist als die Durchführung von destruktiven und physikalischen Messungen, können UAV-Bildern bei der Durchführung von Hochdurchsatz-Phänotypisierung von Pflanzen helfen. Ziel dieser Arbeit ist es, das Wachstum von Weizen und/oder Gerste unter Feldbedingungen mit Hilfe von UAV-Bildern abzuschätzen.

Experimentelle Arbeit                Betreuer: Moualeu          Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion
Themenbereich: Ertragsphysiologie

Themenbereich: Ertragsphysiologie

Teff (Eragrostis tef) ist eine äthiopische Getreideart mit hoher Trockenheitstoleranz. Erste Versuche der Landwirtschaftkammer Niedersachsen zeigen, dass Teff auch Potential für den Anbau in Norddeutsch­land besitzt. Ziel dieser Arbeit soll die Identifizierung der für die Trockentoleranz verantwortlichen morphologischen und physiologischen Eigenschaften und deren Variation zwischen unterschiedlichen Genotypen sein.  
                         
Experimentelle Arbeit  
Betreuer: Stützel 
Bearbeitungsbeginn: sofort
Empfohlene Module: Physiologie und Ökologie der Gemüseproduktion