Eine neue, vielversprechend Methode, um gutes, keimfähiges Saatgut von abgestorbenen oder gealterten Samen zu unterscheiden, hat jetzt ein internationales Wissenschaftlerteam entdeckt. Dabei wird die Qualität von Samen mittels Infrarot-Temperaturmessungen bestimmt – innerhalb von zwei Stunden nach Zugabe von Wasser. Je nach Keimfähigkeit zeigen sich verschiedene charakteristische Temperaturverläufe, so die Forscher in der Online-Ausgabe der Fachzeitschrift „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS).
Erste Tests haben die Wissenschaftler um Professor Gerald Kastberger von der Universität Graz und Ilse Kranner von den Royal Botanic Gardens, Kew in London zuerst an Erbsensaat durchgeführt. „Kommt ein Same mit Wasser in Kontakt, löst sich der in ihm enthaltene, schnell verfügbare Zucker. Innerhalb von 60 bis 100 Minuten sinkt die Temperatur der Lösung dann um bis zu drei Grad Celsius“, berichten die Forscher von der erstmals gemachten Beobachtung.
Alle Samen kühlen ab
Ob keimfähig, tot oder gealtert – bei allen Erbsensamen zeigte sich diese Abkühlung. Unterschiede waren aber im Bezug auf den Zeitpunkt festzustellen. Bei abgestorbenen Samen fiel die Temperatur um zehn bis 15 Minuten früher als bei den keimfähigen, die gealterten brauchten am längsten.
Nach dem ersten „Temperatursturz“ halten lebende Samen ihre negativen Temperaturen, weil ständig Stärke in Zucker umgewandelt wird. Tote Samen können dies nicht oder nur schlecht – ihre Temperatur glich sich nach wenigen Stunden wieder an die Umgebungstemperatur an.
Temperaturkurven hunderter einzelner Samen untersucht
Man wisse zwar schon länger, dass Samen mit schlechter Keimfähigkeit Probleme damit haben, ihre Reservestoffe abzubauen, aber dieses Versagen mit einer nicht-invasiven Methode völlig berührungsfrei diagnostizieren zu können, sei im wahrsten Sinn des Wortes „cool“, so Kastberger.
Für eine präzise Interpretation der Sachverhalte war es dann notwendig, die Temperaturkurven hunderter einzelner Samen zu untersuchen und mit denen von Zuckern und anderen Reservestoffen in vitro zu vergleichen. Dafür wurden 22.000 digitale Einzelbilder für jeden einzelnen Samen mittels Bildverarbeitung analysiert.
Auch Weizen und Raps auf dem Prüfstand
Neben den Erbsen untersuchten die Wissenschaftler auch Samen von Weizen und Raps. Und auch diese Tests bestätigten die neuen Erkenntnisse. „Die Temperaturabnahme ist zwar entsprechend dem geringeren Volumen der Weizen- und Rapssaat schwächer, der zeitliche Verlauf im Prinzip aber der gleiche“, so Kastberger.
Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass sich grundsätzlich alle Samen auf diese Weise hinsichtlich ihrer Keimfähigkeit beurteilen lassen, ist der Forscher vom neuen Diagnoseverfahren begeistert, das noch dazu eine Treffsicherheit von bis über 90 Prozent aufweist.
Die Entdeckung ist vor allem für die Forschung von großem Vorteil, da sie die Auswahl von optimalem Ausgangsmaterial an Samen für verschiedenste Studien ermöglicht. „Einige Forschungsgruppen haben bereits Interesse an unserem Verfahren bekundet“, freut sich Kastberger.
(idw – Universität Graz, 28.01.2010 – DLO)
