3 7 2 G. Wenzel, K. Krr=tzer und M. AIcubilla

Standortskunde u. Forstpflanzenz/.ichtung, H. 19, 20-28. - - SCNU:.TZE, W., 1957: Farbenlehre und Farbenmessung. Springer, Berlin-G6ttingen-Heidelberg. - - W^XiN, A. T., 1963: Die Kernf~ule des Holzstammes im Zusammenhang mit dessen Astreinigung, in: Holzzerst0run~ durd~ Pilze, 2~7-242, Akademle-Verlag. - - Watts, H., 1959: Untersuchungen iiber Ausmal~ und A~swirkungen yon Sdl-:ilsch~den an Fid~te in elnigen Best~inden des Forstbezirks Wildbad. Referendararbeit, Landesforstverw. Baden-W~irttemberg. - - Y~t-A~nFaSE~, A., 1962: Obser- vations on fungi causing root and heart rot in conifers in Denmark. In: Conference and stud)" tour on Fomes annosus, S7-$9, INFRO. Selbstverlag, Firenze. - - Zvr H., 1962: Holobasi- diomycetes Tell 2: Arten mat Fruchtk/~rperbildung, in: SO~UFt Handbucfi der Pflanzenkrank- heiten, 6. Aufl., Band IH, 4. Lieferung, Paul Parey, Hamburg-Berlin. - - Z~c~^, H., und D~.~:T~, L., 1962: Erfahrungen mlt einem Ger~it zur F~uleermittlung an stehenden St~mmen. Forstw. Cbl. Sl, 222-230. - - Zvcu^. H., 1967: Die Beurteilung des Rotf~ulebefalls in Fid~ten- best~nden. Schri~enreihe Forstl. Fak. Univ. G0ttingen, Band 39, 11-31. - - Z~c~A, H., und D~tT~t, L., t968: Ausmal~ und Ursache der Kernf~iule in caner Fichtenprobefl~e in Rein- bausch (Niedersad~sen). Forstw. Cbl. 87, 321-384. - - ZYc~x, H., D:m~xt, L., und K~:t~ox~. R., 1970: Ergebnis objektiver Messungen tier durch Fomes annosus verursachten Rotfiule in Fid~tenbest~nden. AFJZ. I~1, 66-73. - - ZYc~.~, H., 1970: Hallimasch (ArmiUaria melleg Vahl ex Fr. Kumm.) als Kernf~iule-Erreger an Fid~te (Picea abies Karst.). Forstw. Cbl. 89, 129-135.

Beitrag z u r Klirung des Zusammenhanges zwischen Standort und Pilzhemmstoffgehalt des Hchtenbastes

(Picea abies, Karsten)

Von G. WENZtL t, K. KXZUTZr-X und/Vl. AtCUSttLA

Ans dem lnstltut ~i~r Bodenkunde und St4ndortslebre

der Forstl~en ForschungmnstMt Miinchen

1. E in lc i tung und Fragcs te l lung

Die vor allem durch Fomes annosus (Fr.) Cooke verursaz~te Fichtenrocf~ule rut~ j~hr- lid: grofie Schiden hervor. Obsd~on mehrere Autoren (v. HOPSFG^XTE~, 1933; RON- MZDER, 1937; BX^UN, 1960, und ZYCHA und KAT6, 1967) Zusammenhinge zwisd~en Standortseigenscha~cen und dem Ausma~ des Rotfiulebefalls nacfiweisen konnten, ist fiber die Ursad~en dieser Abh-~ngigkek erst wenig bekannt. Vermurlich geht sie zum erheblichen Teil auf eine umweltsabh~ngige Hemmstoffproduktion der Fichte zurfick, zum anderen Teil sicherlich auf die Wirkung antagonistischer Pilze im Waldboden. CouNcLZx berichtet bereits 1890, da~ die Gerbstoffkonzentratlonen in der Fichten- rinde stark vzriieren und dal~ eine Abh~ingigkeit vom Standorx und Alter der Biume ni&t auszuschliel3en ist. D o ~ erst eine Reihe neuerer Beobachtungen (vgl. Run,AN, 1962; Cowcmr und MER~XLL, 1966; M:LLEX und KEI.~AN, 1966; SxAn~, 1967, und D i m ~ , 1969) lassen vermuten, dal~ neben znderen Faktoren der Polyhydroxyphenol- gehalt (Gerbstoffgehalt des Bastes) die Resistenz der Fichtr gegen das Eindringen yon Fomes annosus und znderer Pilze bestimmt. Vermudich ward der Polyhydroxyphenol- gehak des Bastes ni&t nut yon genetischen Faktoren, sondern in erhebli&em Marie zu& von der durch Jzhreszelt, Witterung und Ernihrungszustand beeinfluften photo-

t Jetzige Anscfiril~: 7 Stuttgart 1, Seyfferstral;e gO.

Standort .nd Pilzbrmmsto]~gehalt do Fic~ttnbastes 373

synthetischen Leistunlg bcgrenzr Uber diese mutmafilichen Zusammenhinge vergleid~e man LAATSCX et al., 1968.

Unserr Arbeit enthilr die Ergebnisse von Voruntersuc~ungen tiber den Eins des Standortes auf den Hcmmstofgehalt in Fichten. Zum Vergleich w~hl~en wir zwei grunds~tzlich vers&iedene St~ndorte aus dem g|eichen Forstrevier au~. Au~ jedem der beiden 5tandorte untersuchten wir dre; Fichten mit durchschnittlichem, ftir den Stand- ors charakteristisd~em Wuchsabla-f. Wir sind uns dzrtiber im klaren, daf~ mir der Untersudmng von je drei Fichtenstimmen der Standorueint]u~ nichr veil reprisen- tativ erfaf~r werden kann. Die Ergebnisse dieser Voruntersuchung ki~nnen deshalb �9 uch her T~ndenzen aufzeigen. Sic mtissen ~n einer spitcren umfassenderen Arbeit an umfangreicherem Material auf einer gr~eren Zahl yon Scandor~en abgesi~erc werden.

Die vorliegende Arbeit soll in erster Linie dazu dienen, ausftlhrlich unsere Metho- den und die Interpretationsm6glichkei~en tier mlr ihnen gewonnenen Ergebnisse zu schildern. Daneben woUen wir versuchen, folgcnden Fragen n~her nachzugehen: a. L~fit sid~ an unserem Beispiel eine Stzndortsabh~ngigkeit des Polyhydroxyphenol-

gehaltes im Bast glelchaltriger Fichten feststelien? b. Ist eine so|the Abh~ngigkeic auch rnic der Hemmwirkung yon Bastmeh| bzw. ver-

s~iedeuer Bsstextrakte auf das Wachsrum von Fomes annosus im Pl~ttentest nac~- wcisbar?

2. Hcrkunf~ dcr Proben

Die bciden untersuchten Standorte befinden sich im bayerischen Forstamt Freising, ca. 30 km NNO yon Miinchen. Mirdere Niederscfilagssumme im Jahr: as0 ram; mittlere wirklid~e Lut~temperacur im Jahr: 7,4 ~ C.

5tandorr 1: saure Parabraunerde aus L6f~ ~ber sandlg kiesiger Molasse; 50- bls 60- jihriger Fichtenreinbestand, ebene Lage, Bonitit 1,5 bis I! (WnEnZ~^WN m. Df.).

5sanders 2: seit ca. I00 Jahren durd~ Fluftregullerung r Kalkpaternia aus Auenmerget der Iszr; 50- b;s 60j~hriger Fid~tenbestand, ebene Lage, BonitOs IIl,0 his III,5 (WszDtMANN m. Dr.).

Die Biume warden zur Entnahmr yon Bast gefillt. Wie bereiu bei LAATSCH el al., 1965, gesd~ildert, erwiesen sicfi die drei Biume vom Isarauenstandort als stark rotfauI

(am Stockabschnict im Zcntralbe- k s t ~ l t.) reich des Stammes v61lig zersetzc). . ~ l r . m. Chtaroform Zwei der drei Fid~ten yore anderen

Bestand waren gesund, wihrend r~,~.~ " " [,,r die dritte stark yon Xotf~ule be-

",+ +aIle ,ar. . &t O n o l - H 2 0 - E a t

" Z ~'+ [ 1.}

3. Methoden

.~vwt,ii~.a ~ J,~,-was~, ~.l. Probenahme, Eztraktions- verfahren and biololiischcr Test

AIhe'phQsl (,) WosserphGse ( . }

{ * ) �9 im btoI.Tes2 is| eihe 14emmwirkung zu wkennen ( - } ,: ktme R �9 R~r

Abb. I. Obersichc tiber dlr Arbcitsginge bei der Extraktlon des BastmehIs

Den Bast entnahmen wit am Stature in einer Hi,he yon I m (vgl. hierzu WzNz~ und Dxaz. 1970). Die Btst- mehlgewinnung, die Extraktion der Phenole und das biologisdle Test-

374 G. Wenzel, K. Kreutzer und M. Alcubilla

@ e O e, ,e

e 6 , /

Abb. _.:' Biologischer Test. Obere Schalenreihe: Athanol-Wasser-Extrakt (~.,5~ in Agar) yon Baum 1 bis 6 (v. links nadl redats). Mittlere Sdnatenreihe: Aceton-Extrakt (1,25~ in Agar).

Unten : Kontrollschale

verfahren sind bereirs bei LAATSCH et al., 1968, und bei ALCUBILLA, I970 (Extraktion), beschrieben. Die wichtigsten Arbeitsg~inge sind aus Abbildung 1 zu erkennen.

Die Hemmwirkung des Bastmehls, der einzelnen Extrakte, sowie der Extraktions- rtickst~inde gegen Fomes annosus prtiflten wir in vierfa&er Wiederholung in Malzagar (2% Agar-Agar, 4~ Malzextrakt). Die Malzextraktkonzentrat ion wurde m6glichst niedrig gehalten, um das Ergebnis nicht dur& zu tippige Ern~ihrung zu verf~ilschen.

Ein Beispiel eines Pilztestes zeigt Abbildung 2. In die Mitre der Petrischalen gaben wlr das lmpfmycel, yon dem aus sich neues Mycel zentrifugal ausbreitet. In dem dargestellten Beispiel versuchten wit die Hemmwirkung des ~thanol-Wasser-Extraktes der sechs B~iume (2,5V0ig in Agar, oben im Bild) sowie jene des Aceton-Extraktes der sedas B~ume (1,25~ in Agar, in der Mitre des Bildes) zu testen. Die Versuchsdauer betrug sieben Tage, weil zu diesem Zeitpunkt in des Kontrollschale (unten im Bild) das Pilzmycel gerade den Schalenrand er- reicht. In den Testschalen erfolgt dutch die Hemmstoffe ein weitaus langsameres Ausbreiten des Mycels. Das Photo l?il~t die flir Fomes annosus rypischen Wachstumszonen erkennen. Das Mycel erscheint dadurch in einzelne Ringe geglieder:. Der dunkte Bereich am Rande des Pitz- myeels in den beiden oberen Schalenreihen entsrand dutch enzymatische Oxydation der in den Extrakten enthahenen Phenole. Verwendet man als Mal~ fiir die Hemmwirkung die relative Differenz zwischen Mycelfl~ichendurchmesser in der Kontrollschale und jenem der Probeschale, so kann man erkennen, daft der Acetonextrakt schon bei halber Konzentration eine ent- sprechende Hemmwirkung hervorruK wie der ?ithanol-Wasser-Extrakt.

Au& im folgenden drticken wir die Hemmwirkung in dieser Form aus:

Relative Hemmwirkung in %:

Dur&messer der Mycelfl~iche in der Probes&ale X

1 - Durchmesser der Mycelfl/iche in der Kontrolle 100 )

3.2. Bezugsgr/Jfle fiir die Einwaage des Testmaterials

N a & Beobachtungen, die M. P. DIAz-PALAClO in unserem Institut machte, erkennt man im UV-Li&t am Stamm- und Wurzelquerschnitt dicht fiber dem Kambium, also

Standort und Pilzhemmsto~gehalt des Ficbtenbastes 375

im Bast, eine stark fiuoreszierende, violett-blaue schmale Zone, w~ihrend der restliche Bast, die Borke und das Holz schw~icher bl/iulich fluoreszieren. Da die bereits erw~ihn- ten Polyhydroxyphenole zum grot~en Tell eine blaue UV-Fluoreszenz aufweisen, scheint der Hauptteil der blau fluoreszierenden Phenole in wenigen Zellschichten des Bastes angeh~iutt zu sein.

PriJt~ man im Pilztest gleiche Bastmengen verschiedener B~iume, deren Bastdicke nach unseren Beobachtungen sehr variieren kann, so wird die mutmaf~lich ungleiche Verteilung der Phenole im Bast nicht mit beriicksichtigt. Das kann sogar zu Fehl- interpretationen fiihren, da fiir eine Pilzinfektion ja besonders die phenolreichen Zell- reihen wichtig sind. Es schien uns deshalb sinnvoll zu sein, die Oberfliicbe des Bastes

als Bezugswert fiir die Ein- Tabelle 1 waage des Testmaterials zu

w/ihlen. Relative Hemmwirkung yon Bastmehl auf das Mycel-

waehstum yon Fomes annosus

5tandort Sramm Nr.

relative Hemm- wirkung in s/o

i jeS,Sg i ieera-"

Bast I Oberfl?id~e

Parabraunerde 1 gesund 37,6 2,12 aus L/51~ 2 krank 33,0 1,74

3 gesund 43,3 2,87 Kalkpaternla 4 krank 33,4 1,84 aus Auenmergel 5 krank 35,6 1,84

6 krank 34,3 1,67

Tabelle 2

Relative Hemmwirkungen des Chloroform- und Aceton- extraktes der sedas B/iume (Mittelwerte der Parallel-

ans.~tze) auf das Mycelwachstum yon Fomes annosus

i relative Hemmwirkuag in e/0

Chloro- i Stature form- Standort Nr. i 0,SVdg 1,25~ p O,S~ in Agar

t m Agar

2 3 4 5

Parabraunerde 1 gesund 32,5 32,5 46,2 aus L6{~ 2 krank 30,0 30,8 44,4

3 gesund 35,7 36,5 49,7 Kalkpaternia 4 krank 29,1 30,7 44,7 aus Auenmergel 5 krank 29,7 31,5 45,5

6 krank 19,8 30,5 44,8

4. Ergebnisse

4.1. Bastmehltest

Um die fungistatischen Eigen- scha~en des Bastes zu testen, verwendeten wit yon jedem Baum 3,5 g frisches, unter Lu~ausschluf~ feingemahlenes Bastmehl in 20 ml Malzagar. Tabelle 1 zeigt, wie grot~ die durchschnittliche relative Hemmwirkung des Bastmehls der einzelnen Biiume ist. Die Untersdaiede des pilzwidri- gen Verhaltens der Bastpro- ben zwischen den beiden un- tersuchten Standorten lassen sich nicht statistisch sichern. Wohl aber hemmen die Bast- proben der rotfaulen B~iume signifikant (P=0,1 ~ schw~i- cher als die der gesunden.

4.2. Die Hemmwirkung der Extraktionsriickst~inde

Wie bereits aus Abbildung 1 hervorgeht, sind in dem RiJckstand aus der Athanol-

Wasser-Extraktion (R.) keine hemmenden Substanzen mehr enthalten. Das ergab der Plattentest sowohl gegen Fomes annosus als auda gegen den empfindlidaen Bacillus cereus. Mit Chloroform und Athanol-Wasser lassen rich also s~imtliche pilzhemmenden Stoffe aus dem Bast entfernen. Der zur Trockene eingedampfie Athanol-Wasser-

376 G. Wenzel, K. Kreutzer und M. Alcubilla

Extrakt wird mit Aceton extrahiert, um die Hauptmenge der nichtphenolischen Stoffe abzutrennen. Der RLickstand der Acetonextraktion (R3) zeigt nur eine sehr schwache Hemmwirkung. Sie ist fiJr die folgenden Betrachtungen belanglos und zu vernach- lLssigen. Wir konnten deshalb davon ausgehen, dab praktisch alle pilzhemmenden Substanzen im Chloroform- und im Acetonextrakt enthalten sind.

4.3. Die Hemmwirkung der verschiedenen Extrakte aus dem Bast

4.3.1. Die Hemmwirkung des Chloroform- und Acetonextraktes

Wie Tabelle 2 zeigt, hemmen die Chloroformextrakte der sechs Probeb~iume bei glei- cher Konzentration im Agar das Mycelwachstum verschieden stark. Das gleiche gilt auch fiir die Acetonextrakte. Offensichtlich ist die Zusammensetzung der einzelnen Extrakte yon Baum zu Baum verschieden. Untersuchungen hierzu sind noda im Gange.

Vergleichen wir die Hemmwirkung der Extrakte yon den gesunden Fichten mit jenen yon den rotfaulen, so l~iSt sich der Unterschied statistisch mit Hilfe des t-Testes h&hstsignifikant (P = 0,1%) sichern:

Mittlere relative Hemmwirkung (%):

Chloroformextrakt (0,5 % in Agar)

gesund . . . . . . 3 4 , 1

krank . . . . . . . . 27,0 Differenz . . . . 7,1"**

Acetonextrakt (1,25 0/~ in Agar)

48,0 44,9

3,I***

Ebenfalls sehr gut sicherbar (P = 0,1%) find die Untersdaiede der Hemmwirkung zwischen den sechs Biiumen beider Standorte:

Mittlere relative Hemmwirkung (%):

Chloroformextrakt (0,5 */0 in Agar)

Parabraunerde 32,7 Kalkpaternia.. 26,2 Differenz . . . . 6,5':'**

Acetonextrakt (1,25 0/o in Agar)

46,7 45,0

1,6"*:*

4.3.2. Abh~ingigkeit der Hemmwirkung yon der Extraktkonzentratioa

Der Zusammenhang zwischen der fungistatischen Wirkung und der Extraktkonzen- tration I/igt rich in einem linearert Koordinatensystem dutch eine Hyperbel darstellen; d.h., die Zunahme der Hemmwirkung wird mit steigender Konzentration immer geringer. Auf semilogarithmischem Papier kann dieser Zusammenhang im untersuchten Konzentrationsbereich durch gerade Linien wiedergegeben werden, wie das Beispiel (Baum 5) auf Abbildung 3 zeigt. Aus den Einzelmegwerten errechneten wir fiir jeden Extrakt die Regressionsgleichung fiir den experimentelt erfa~ten Konzentrations- bereida yon 0,01 bis 2,0 e/,. Die Korrelationskoeffizienten der Gleichungen find hoch- signifikant gesidaert. Die Regressionskoeffizienten weisen untereinander kaum Unter- sdaiede auf. Das kommt in unserem semilogarithmisdlen Diagramm (Abbildung 3) in den sehr ~ihnlichen Steigungswinkeln der Geraden zum Ausdruck.

Fiir die B~iume Nr. 1, 2, 3, 4 und 6 ergab sich eine entspredaende Staffdung der

Standort und Pilzbemmsto~gehalt des Fichtenbastes 377

Regressionsgeraden. Wir haben diese Geraden jedoch in unser Diagramm (Abb. 3) nicht eingezeichnet, da wit die Darstellung miSglichst iibersichtlich gestalten wollten.

Aus Abbildung 3 ersieht man, dal~ bei gleicher Konzentration die Atherphase des Acetonextraktes, in welcher nach ALCUBILLA, 1970, im wesentlidaen freie Polyhydroxy- phenole enthalten find, die st~irkste Hemmwirkung erzielt. Dann folgt der Aceton-

o ~0o t -

O 90

]~ 80. ,o 70. "5 o 60"

g so. Ale

'~ 40. E E 30-

.r- 20"

~ 10- 0

1 = A t h e r p h o s e y = 6 8 , 8 . 3 2 , 3 = = = t g x ( r = 0 . 9 9 * ' }

[I = Acetonext r . y = / d , 6 . 3 / . . l * * " ig x ( r = 0 , 9 9 ~ )

i l l = W a s s e r p h o s e y = / .0 ,2 .34 .7 " " �9 tg x ( r = 0.99 " " )

IV= A t h o n o l / H20 - E x t r o k t y = 3 5 , 5 ~ 33,2 "= * lg x ( r =0.99 = " )

0,01 0,I 1,0 2.0 ( % ) E x t r a k t k o n z e n t r o t i o n in A g o r

Abb. 3. Zusammenhang zwisdaen Extraktkonzentration und Hemmwirkung auf Fomes annosus (Baum 5)

extrakt. In ihm sind haupts~ichlich Polyhydroxyphenole und deren Glucoside vor- handen. Die w~isserige Phase, die bei der Verteilung des getrockneten Acetonextraktes in einem Ather-Wasser-System anf~illt, bleibt in ihrer pilzhemmenden EigenschaE

knapp hinter dem Aceton- Tabelle 3

Mittlere Hemmstot~konzentratlon bei einer 50Q/,igen Pilz- hemmung (ED-50) im Agartest

Hemmstoff ED-50 Hemmstoff ED -50 01o D,I o

Pinosylvin . . . . 0,0191 Acetonextrakt . 1,70 Taxifolin . . . . . 0,18 Chloroform- Piceatannol- extrakt . . . . . 1,90

glucosid . . . . . 0,3 Wasserphase . . . 1,90 Isorhapontin .. , - , 0 , 4 Athanol/H~O- Atherphase . . . . G,26 Extrakt . . . . . 2,70

I Nacb RENNEBFELT und NACH'r, 1955.

extrakt zuriick. In dieser w~isserigen Phase befirtden sieh Polyhydroxyphenolglu- coside, Catechin und Leuco- cyanidin (ALCuBILLA, 1970). Der Athanol-Wasser-Extrakt entwickelt, durch seinen ho- hen Zuckergehalt bedingt, eine noch geringere Hemm- wirkung an Fomes annosus als die zuvor genannten Ex- trakte.

Die gleidae Reihenfolge zeigen auda die in Tabelle 3 angegebenen ED-50-Werte (ED-50 = mittlere Hemm-

stoffkonzentration bei einer 50~ Pilzhemmung in Agar). Zum Vergleich sind nod~ das in Pinusarten vorkommende Pinosylvin (Wert nach RENNERFELT und NACHT,

378 G. Wenzel, K. Kreutzer und M. Alcubilla

1955) und die in Picea abies auftretenden 3,5,4'Trihydroxy-Ymethoxystilbenglucosid (Isorhapontin), 3,5,Y,4'Tetradyhroxystilbenglucosid (Piceatannoiglucosid) und Taxi- folin in die Tabelle eingesetzt.

4.4. Vergleich der Hemmwirkung des Bastes mit der Menge der extrahierten Hemmstoffe und deren Hemmwirkung

Wie wir in Kapitel 4.3.1. zeigen konnten, hemmten sowohl die mit Chloroform als auch die mit Aceton aus dem Bast extrahierbaren Fraktionen der sechs B?iume das Pilz- wachstum im biologischen Test bei gleicher Konzentration verschieden stark. Often- sichtlich bestehen zwischen den gleichen Extrakten der einzetnen B~iume qualitative Unterschiede. Daneben finden wir yon Baum zu Baum andere Extraktmengen, wie aus

Tabelle 4

Vergleich der Hemmwirkung des Bastes mit der Menge der extrahierten Hemmstoffe und deren Hemmwlrkung

i ! r e l a t i v e C h l o r o f o r m - ! A c e t o n - + C h l o r o f o r m - ', H e m m w i r k u n g e x t r a k t A c e t o n e x t r a k t c x t r a k t i yon Bast

B a u m 3 I I ' N r . [ r e l a t i v e .. i r e t a t l v e I ~. r d a t i v e

I M e n , . e I . . .v~enge ~ . . I . a e n g e / , , ( H e m m - Q,/D/3,S g ~ ~- i ~ F l e r r . r n - , l ' l ~ m i Y l - . l - l e l t a l ' f l -

m g . J , S g B . . s ' m g ~ 3 5 g B - o~ m g / 3 , ~ g B . , , w i r k u n g

1 I 2 I

I 3 ! 4 5 6 i 7 L s : 9 ' 10

1 37,6 2,12 54 23 259 47 313 49 2,76 2 33,0 1,74 38 15 137 35 175 39 2,05 3 43,3 2,87 70 30 166 44 236 50 3,30 4 33,4 1,84 35 13 I89 40 224 42 2,31 5 35,6 1,84 38 15 280 47 318 48 2,44 6 34,3 1,67 44 8 217 42 261 45 2,20

Tabetle 4, Spalten 4 und 6, hervorgeht. Den grSf~ten Anteil nimmt bei jedem Baum der Acetonextrakt ein (Tabelle 4, Spalte 6). Er iibertri~ die Ivlenge des Chloroform- extraktes um das 2- bis 6lathe (Tabelle 4, Spalte 4).

Beide Substanzgemische sind fiir die passive Reslstenz gegen Fomes im Bast verant- wortlich. Da die relative Hemmwirkung der beiden Fraktionen bei gleicher Konzen- tration in einem ~ihnlichen Bereich liegt (vgl. Tab. 2), erschien es zul~issig, fiir den Vergleich der Hemmwirkungen die Mengen der beiden Extrakte (Aceton- + Chloro- formextrakt, im folgenden als A + C-Extrakt bezeichnet) zu addieren (Tab. 4, Spal~e 8).

Der Acetonextrakt allein wirkt nur um 2-10% schw~icher als der A+C-Ext rak t (Tab. 4, Spalten 7, 9). Die relativ geringe Zunahme der Hemmwirkung im myko- logischen Test dutch Hinzufiigen des Chloroformextraktes erkl~irt sich aus der hyper- bolischen Beziehung zwischen der Extraktkonzentration und der Hemmwirkung, wie dies im vorhergehenden Kapitel erl~iutert wurde.

Inwieweit k/Snnen wir aus der Hemmwirkung des A + C-Extraktes auf die Hemm- wirkung des Bastmehls sdaliel~en? Zur Beantwortung dieser Frage fiihrten wit eine Reihe yon Korrelationsrechnungen durch, deren Ergebnisse in Tabelle 5 zusammen- gefaf~t find. Die Beziehung zwischen der Hemmwirkung des Bastes und der Menge an A+C-Extrakt zeigt eine statistisch sicherbare positive Regression. Der Korrelations-

Standoff und Pilzbernmstol~gehalr des Fichtenbastes 379

koeffizient yon 0,716 liegt jedoch mit einer 12berschreitungswahrscheinlichkeit von 6,8~/o nut knapp iiber der Signifikanzschwelle von P = 5 ~ Korrelieren wir die Hemmwirkung des Bastmehls mit der fungiziden Wirkung des A+C-Extraktes, so wird die Beziehung enger. Dies geht vermutlich darauf zurEick, dab wir mit der Hemm- wirkung des A+C-Extraktes auch die qualitativen Unterschiede in der Extrakt- zusammensetzung berii&sichtigen, die in der Extraktmenge allein nicht zum Ausdruck kommen.

Tabelle 5

Ergebnisse der Kegressionsanalysen der Beziehungen zwischen der Hemmwirkung des Bastes, der Menge an extrahierten Hemmsubstanzen und deren Hemmwirkung

K o r r e l a t i o n Funktion Korre l a t ions - koeffizient

r angs- wahrscheinlid~keit

Kor re l a t i ons - ! Regress ions- koeff iz ient , koef f iz ien t

e/e %

Hemmwirkung Bast/Menge A+C-Extrakt . . . . . . . . y ~ 137,3 + 3,22x 0,716 6,8 3,1

Hemmwirkung Bast/Hemm- wirkung A+C-Extrakt . y = 12,9 + 0,90x 0,803 5,4 <0,1

Hemmwirkung Bast/Hemm- wirkung A +C-Extrakt, bezogen auf Basrober- tl~che . . . . . . . . . . . . . . . . y = 0,535 + 0,98x 0,963 <0,1 <0,1

Wie wir bereits im methodischen Tell unserer Arbeit schilderten, schien es bei Ver- gleichen der fungistatischen Wirkung des Bastes yon Einzelb~iumen zweckm~.t~ig zu sein, als BezugsgrSBe f~ir die Hemmung des Bastmehls und der Extrakte die Bastober- fl~iche zu verwenden. Die Korrelationsrechnung in Tabelle 5 fiir die Beziehung zwischen der Hemmwirkung des Bastes und der Hemmwirkung des A+C-Extraktes best~.tigt diese Vermutung. Sowohl der Regressions- als auch der Korrelationskoeffizient erwies sida als h/Schst signifikant.

Betrachten wir noda die einzelnen fliichenbezogenen Betr~ge der Hemmung vom Bastmehl und vom A+C-Ext rak t (Tabelle 4, Spalten 3 und 10), so ist zu erkennen, dab die A+C-Extrakte um ca. 20~ st~irker hemmen als das Bastmehl. MSglicher- weise werden im Bastmehl, trotz entsprechender Vorkehrungen, die Hemmstoffe teil- weise vom Lu~sauerstoff oxydiert und dadurch in ihrer Hemmwirkung beeintr~ichtigt. Die Oxydation kann jedoch kein allzu groBes AusmaB erreicht haben, denn eine Ver- kleinerung der Bastmenge auf 1 g pro 20 ml Agar in der Petrischale, wodurch die Hemmstoffe im Bast wesentlich besser vor Oxydationen geschiitzt werden, verbesserte die Ubereinstimmung zwischen der Hernmwirkung des Bastmehls und jener der Ex- trakte nur wenig. Die schw~ichere Hemmwirkung des Bastmehls l~flt sich auf wachs- tumsfSrdernde Substanzen (Aminos~iuren) zuriickfiihren, die in den Aceton- und Chloroformextrakten nicht enthalten sind. Hieriiber werden WENZEL und DIAZ- PALACIO noch an anderer Stelle berichten. Die Bastmehlwirkung ist danach als Resultat hemmender und fSrdernder Substanzen aufzufassen.

Unsere Befunde lassen erkennen, dab der Bastmehltest die passive Resistenz des Fichtenbastes gegen Fomes annosus gut zu charakterisieren vermag. Da dieser Test das komplexe Zusammenwirken yon pilzhemmenden und -fSrdernden Substanzen anzeigt, ist er der blof~en Angabe von fungizid wlrkenden Extraktmenge vorzuziehen.

380 G. Wenzel, K. Kreutzer und M. Alcubilla

5. Zusammenfassung und Folgerungen

Die Extraktion des frischen Bastes yon Fichten mit Chloroform und Aceton erfaf~t bis auf unbedeutende Reste alle im Bast enthaltenen Hemmstoffe, die das Wachstum yon Fomes annosus beeintr//chtigen.

Mit dem fl~ichenbezogenen Bastmehltest wurde ein Verfahren gefunden, das einfach und s&nell die passive Resistenz des Fichtenbastes gegen Fomes annosus zu priifen erlaubt. Es kann die Grundlage fiir die Untersuchung standSrtlicher, jahreszeitlicher und genetischer Einflilsse auf die Fomesanf~illigkeit der Fichten bilden.

Die Hemmwirkung des Chloroform- und des Acetonextraktes ist bei gleicher Kon- zentration ann~ihernd gleich gro/L Im Acetonextrakt bilden die freien Polyhydroxy- phenole und ihre Glucoside die hemmenden Substanzen; im Chloroformextrakt find es vermutlich die im Bast enthaltenen Harze und deren Derivate. Teilt man den Aceton- extrakt in eine Atherphase und eine Wasserphase auf, so zeigt sich im biologischen Test, dab die Atherphase eine besonders hohe Hemmwirkung besitzt. In der Ather- phase find vor allem die freien Polyhydroxyphenole, in der Wasserphase dagegen Polyhydroxyphenolglucoside enthalten. Die Hemmwirkung verschiedener Extrakt- konzentrationen priiften wir im Bereich yon 0,01 bis 2 0 . Wit erhielten eine klare h6chstsignifikante semilogarithmische Abh~ingigkeit yon der Konzentration. Dabei er- gab sich, daf~ der Zusammenhang bei allen Extrakten der gleichen Kurvenform folgt. Lediglich das Niveau der Kurven im Koordinatensystem ist verschieden.

Die Hemmwirkung des Bastmehls verschiedener B~ume l//~t deutliche baumindivi- duelle Unterschiede erkennen, die nicht nur dutch verschiedene Extraktmengen im Bast, sondern hSchstwahrscheinlich auch durch eine verschiedene prozentuale Zusammen- setzung der hemmenden und fSrdernden Substanzgemisd~e in den Extrakten verursacht werden. Letzteres geht daraus hervor, daf~ die gleichen Extrakte verschiedener B~iume trotz gleicher Konzentration im biologischen Test das Pilzwachstum verschieden stark hemmten. Man kann also aus der Hemmwirkung der Extrakte nicht unmittelbar auf die Menge der Extrakte schlieflen.

Unsere Untersuchungen erfagten vorerst nut sechs mlttelalte Fichten aus Rein- best~inden. Die Ergebnisse haben deshalb nur eine beschr~inkte Aussagekrafi. Allerdings best~/tigen mehrere Untersuchungsbefunde, die wir seit AbschluB der vorliegenden Arbeit erzielen konnten, die bisherigen Ergebnisse. Das gilt vor allem ffir den Ver- gleich verschiedener Standorte. Die vier untersuchten stark rotfaulen Fichten weisen im Test eine wesentlich geringere Hemmwirkung auf als die gesunden. Wit nehmen an, dab ein urs~ichlicher Zusammenhang zwischen dem Befall und der Hemmwirkung des Bastes zumindest bei sehr fortgeschrittenem Befallsstadium vorliegen kann. Im bio- logischen Test hemmt auch der Bast der gesunden Fichten das Wachstum des Pilzes nicht total. An der Infektionsquelle selbst ist jedoch eine Hemmstoffkonzentration denkbar, die zur vSlligen Abwehr des Pilzes fiihrt (vgl. /ihnliche Befunde an Pinus sylvestris nach Insektenbefall yon THmLGrS, 1968). Vermutlich haben die resistanten Fid~ten nicht nut st~indig h6here Hemmstoffspiegel als die anf~/lligen, sondern besltzen auch die Hihigkeit, Hemmstoffe an der Infektionsstelle stark zu konzentrieren.

Unsere Untersuchungen gaben einen ersten Hinweis daf;.ir, daft auf den kalkreichen Auenmergelstandorten die Hemmstoffproduktion besonders gering ist. Das deckt sidl mit den bisherigen Erfahrungen des starken Rotf~iulebefalls auf diesen Standorten. Wie aus weiterf~hrenden Untersuchungen (WEhfZEL und KaEUTZER) hervorgeht, scheint die geringe Hemmstoffproduktion auf den kalkreichen Auenmergelstandorten mit dem Manganmangel der Fichte im Zusammenhang zu stehen.

Wir haben zu danken: Herrn Prof. Dr. W. LaA'rsc8 fiir die Anregungen zur vorliegenden Arbeit; Fr~iulein E. C SP~aSMEY~R und Fraulein R. RlPrEL f(ir die Mithilfe bei Analysen und biologisdaen Tests; der Deutschen ForschungsgemeinschaPt fLir finanzielle Unterstiitzung.

Standort und Pilzhemrnstoffgebalt des Ficbtenbastes 381

Summary

All substances inhibitory to the growth of Fomes annosus in the inner bark of spruce (Picea ^hies, Karst.) were extracted from bark with chloroform and acetone.

The fungistatic activity of the extracted substances and the results of the biological "bark-flour test" with Fomes annosus were significantly correlated. Further, the "bark- flour test" results, once related to bark surface area, gave a simple and rapid means of assessing the resistance of spruce bark against Fomes annosus. The test indicates both the effect of inhibiting and growth stimulating substances. This test is now beeing used as the basis for investigating site, seasonal and genetical influences concerning Fomes susceptabiIity of spruce.

Initial results have indicated that on calcareous (marl) sites on fluvial terraces the production of fungal growth inhibitors by spruce was particularly limited by man- ganese deficiency. This corresponds well with the practical experience to date of strong "root rot" attacks occuring on these sites.

Literatur

ALCUBILLA, M., 1970: Extraktion, chroma:ographische Trennung und Isolierung yon Pilz- hemmstoffen des Fichtenbastes. Z. Pflanzenern~hr., Bodenkde., erscheint im Oktober. - - Ba^uN, H. J., 1960: Zur Frage der Infektion yon Sch~il- und Schllrfwunden durch den Wurzel- schwamm Fomes annosus (Ft.) Cooke. Allg. Forst- u. Jagd-Ztg. 131, 67-68. - - COUNCLER, C., 1890: Gerbstoffgehalt yon Fichtenrinden aus der Oberf~rsterei Oderhaus. Forsd. Bl~tt. 1890, 248-254. - - CowuNo, E. B., und MERXlLt, W., 1966: Nitrogen in wood and its role in wood deterioration. Canad. J. Bot. 44, 1539-1554. - - DIAz-PALAcIo, M. P.: Manuskript. - - DXMITRI, L., 1969: Untersuchungen fiber die unterirdischen Eintrittspforten der wichtigsten Rotf~.ule- erreger bei der Fichte (Picea abies Karst.). Forstw. Cbl. 88, 281-308. - - HOPF~G^aTZN, E.-H. v., 1933: Beltr~.ge zur Kenntnis der Stockf~ule (Trametes radiciperda). Phytopathol. Z. 6, 1-48.

La^TSCH, W., ALCUBILt^, M., WENZrt, G., und AursEss, H. v., 1968: Beziehungen zwischen dem Standort und der Kernf'iule-Dispositlon der Fichte (Picea abies Karst.). Forstw. Cbl. 87, 193-203. - - MItLER, T., and KErMaN, A., 1966: Growth of Fomes annosus in roots of suppressed and dominant Loblolly Pines. Forest Sci. 12, 225-233. - - RENNrRFELT, E., and NACNT, G., 1955: The fungicidal activity of some constituents from heartwood of conifers. Svensk bot. T. 49, 41%432. - - ROHMEDEa, E., 1937: Die Stammf~ule (Wurzelf~ule und Wund- f.~ule) der Fichtenbestockung. Mitt. Landesforstverw. Bayerns, 23. HetL ~ RUDMAN, P., 1962: The causes of natural durability in timber. 8. Mitt. Holzforschung 16, 56-61. - - S~^IN, L., 1967: Resistance of sapwood in stems of Loblolly pine to infection by Fomes annosus. Phyto- pathology 37, 1034-1045. - - TmELGES, B. A., 1968: Altered polyphenol metabolism in the foliage of Pinus sil.vestris associated with European pine sawfly attack. Canad. J. Bot. 46, 724-725. - - W~qzz~., G., und DIAz-PxL^ClO, M. P., 1970: Beziehungen zwischen dem Erniih- rungszustand der Fichte (Picea abies, Karst.) und dem Pilzhemmstoffgehalt ihres Bastes. I. Einflug der Austrocknung des durchwurzelten Bodenraumes. Z. Pflanzenern~.hr., Bodenkde., erscheint im Oktober. - - WENZEL, G., und Dtaz-P^r^cto, M. P.: Einflu~ einer N-Uber- diingung auf den Pilzhemmstoffgehalt der Fichte. Manuskript. ~ WENZEL, G., und KSEUTZER, K.: E)er Einflul~ des Manganmangels auf die Resistenz der Fichten gegen Fomes annosus. Zum Druck vorgesehenes Manuskript. - - ZvcH~, H., und KaT6, F., 1967: Untersuchungen fiber die Rotf?iule der Fichte. Schrit~enreihe Forstl. Fak. Univ. G~ttlngen. He~ 39.