@phdthesis{Harbart2024,
  author    = {Harbart, Vanessa},
  title     = {The effect of protected cultivation on the nutritional quality of lettuce (Lactuca sativa var capitata L.) with a focus on antifogging additives in polyolefin covers},
  doi       = {10.25932/publishup-62937},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-629375},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {IV, 115},
  year      = {2024},
  abstract  = {Protected cultivation in greenhouses or polytunnels offers the potential for sustainable production of high-yield, high-quality vegetables. This is related to the ability to produce more on less land and to use resources responsibly and efficiently. Crop yield has long been considered the most important factor. However, as plant-based diets have been proposed for a sustainable food system, the targeted enrichment of health-promoting plant secondary metabolites should be addressed. These metabolites include carotenoids and flavonoids, which are associated with several health benefits, such as cardiovascular health and cancer protection. Cover materials generally have an influence on the climatic conditions, which in turn can affect the levels of secondary metabolites in vegetables grown underneath. Plastic materials are cost-effective and their properties can be modified by incorporating additives, making them the first choice. However, these additives can migrate and leach from the material, resulting in reduced service life, increased waste and possible environmental release. Antifogging additives are used in agricultural films to prevent the formation of droplets on the film surface, thereby increasing light transmission and preventing microbiological contamination. This thesis focuses on LDPE/EVA covers and incorporated antifogging additives for sustainable protected cultivation, following two different approaches. The first addressed the direct effects of leached antifogging additives using simulation studies on lettuce leaves (Lactuca sativa var capitata L). The second determined the effect of antifog polytunnel covers on lettuce quality. Lettuce is usually grown under protective cover and can provide high nutritional value due to its carotenoid and flavonoid content, depending on the cultivar. To study the influence of simulated leached antifogging additives on lettuce leaves, a GC-MS method was first developed to analyze these additives based on their fatty acid moieties. Three structurally different antifogging additives (reference material) were characterized outside of a polymer matrix for the first time. All of them contained more than the main fatty acid specified by the manufacturer. Furthermore, they were found to adhere to the leaf surface and could not be removed by water or partially by hexane. The incorporation of these additives into polytunnel covers affects carotenoid levels in lettuce, but not flavonoids, caffeic acid derivatives and chlorophylls. Specifically, carotenoids were higher in lettuce grown under polytunnels without antifog than with antifog. This has been linked to their effect on the light regime and was suggested to be related to carotenoid function in photosynthesis. In terms of protected cultivation, the use of LDPE/EVA polytunnels affected light and temperature, and both are closely related. The carotenoid and flavonoid contents of lettuce grown under polytunnels was reversed, with higher carotenoid and lower flavonoid levels. At the individual level, the flavonoids detected in lettuce did not differ however, lettuce carotenoids adapted specifically depending on the time of cultivation. Flavonoid reduction was shown to be transcriptionally regulated (CHS) in response to UV light (UVR8). In contrast, carotenoids are thought to be regulated post-transcriptionally, as indicated by the lack of correlation between carotenoid levels and transcripts of the first enzyme in carotenoid biosynthesis (PSY) and a carotenoid degrading enzyme (CCD4), as well as the increased carotenoid metabolic flux. Understanding the regulatory mechanisms and metabolite adaptation strategies could further advance the strategic development and selection of cover materials.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Fritz2006,
  author    = {Fritz, Christina},
  title     = {Der Einfluß des prim{\"a}ren Stickstoffstoffwechsels auf den Aminos{\"a}ure- und Sekund{\"a}rstoffwechsel in Nicotiana tabacum L.},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus-13322},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  year      = {2006},
  abstract  = {Es ist bekannt, dass {\"A}nderungen im Kohlenstoff- bzw. Stickstoffstaus der Pflanzen zu einer parallelen statt reziproken {\"A}nderung der kohlenstoff- und stickstoffhaltigen Prim{\"a}rmetabolite f{\"u}hren. Unter diesem Gesichtspunkt wurden in der vorliegenden Arbeit der Aminos{\"a}urestoffwechsel und der Sekund{\"a}rstoffwechsel unter reduzierten Stickstoffbedingungen untersucht. Zur Beeinflussung des Stickstoffstoffwechsels wurden nitratmangelern{\"a}hrte Tabakwildtyppflanzen und Genotypen mit unterschiedlich stark reduzierter Nitratreduktase-Aktivit{\"a}t verwendet. Dieses experimentelle System erlaubt zus{\"a}tzlich durch den Vergleich Nitrat defizienter Wildtyppflanzen mit Nitrat akkumulierenden NIA-Transformanten Prozesse zu identifizieren, die durch Nitrat gesteuert werden. Die Analysen der Prim{\"a}r- und Sekund{\"a}rmetabolite wurde in allen Genotypen diurnal durchgef{\"u}hrt, um auch tageszeitlich abh{\"a}ngige Prozesse zu identifizieren. Die Analyse der absoluten Gehalte aller individuellen Aminos{\"a}uren enth{\"u}llte bei den meisten erstaunlich stabile diurnale Muster mit einem Anstieg w{\"a}hrend des Tages und einem Abfall in der Nacht in Wildtyppflanzen gewachsen mit ausreichend Nitrat. Dieses Ergebnis legt die Schlussfolgerung nahe, dass die Biosynthese der Aminos{\"a}uren koordiniert abl{\"a}uft. In Pflanzen mit reduziertem Stickstoffstatus haben diese diurnalen Muster jedoch keinen Bestand. Die Kombination des erzeugten stickstoffbasierten Aminos{\"a}uredatensatz in Kombination mit einem bereits erzeugten Aminos{\"a}uredatensatz unter kohlenstofflimitierten Bedingungen von Matt et al. (2002) f{\"u}hrte durch Hauptkomponentenanalyse (PCA) und Korrelationsanalyse zu dem Ergebnis, dass die Hypothese nach einer koordinierten Aminos{\"a}urebiosynthese nicht allgemeine G{\"u}ltigkeit hat. Die PCA identifizierte Glutamin, Glutamat, Aspartat, Glycin, Pheny-lalanin und Threonin als Faktoren, die den Datens{\"a}tzen ihre charakteristische Eigenschaft und deren Varianz verleihen. Die Korrelationsanalyse zeigte, dass die sehr guten Korrelationen der individuellen Aminos{\"a}uren untereinander in reduzierten Stickstoff- und Kohlenstoffbedingungen sich verschlechtern. Das Verh{\"a}ltnis einer einzelnen Aminos{\"a}ure relativ zu den anderen f{\"u}hrte zur Identifizierung einiger Aminos{\"a}uren, die individuelle Antworten auf Stickstoff- und/oder Kohlenstoffstatus zeigen, und/oder speziell auf Nitrat, Licht und/oder den E-nergiestatus der Thylakoidmembran. Glutamat beispielsweise verh{\"a}lt sich in den meisten Situationen stabil, Phenylalanin dagegen zeigt in jeder physiologischen Situation eine individuelle Antwort. Die Ergebnisse dieser Arbeit f{\"u}hren zu einer Erweiterung der Hypothese einer koordinierten Synthese der Aminos{\"a}uren dahingehend, dass diese nicht generell f{\"u}r alle Aminos{\"a}uren angenommen werden kann. Es gibt einige Aminos{\"a}uren deren, Anteile sich situationsbedingt anpassen. Die Reduktion des Stickstoffstatus in nitratmangelern{\"a}hrten Tabakwildtyppflanzen f{\"u}hrte zu der, nach der „Carbon-Nutrient-Balance" Hypothese erwarteten Verlagerung der kohlenstoffreichen Phenylpropanoide und des stickstoffreichen Nikotins. Die Erh{\"o}hung der Phenylpropanoidgehalte war nicht in der Nitrat akkumulierenden NIA-Transformante zu beobachten und somit konnte Nitrat als regulatorisches Element identifiziert werden. Ein Einfluss der Vorl{\"a}ufermetabolite konnte ausgeschlossen werden, da sowohl nitratmangelern{\"a}hrter Wildtyp als auch die Nitrat akkumulierende NIA-Transformante {\"a}hnliche Gehalte dieser aufwiesen. Genexpressionsanalysen {\"u}ber Mikroarray-Hybridisierung und quantitative RT-PCR zeigten, dass Nitrat durch noch nicht gekl{\"a}rte Mechanismen Einfluss auf die Expression einiger Gene nimmt, die dem Phenylpropanoidstoffwechsels zugeordnet sind. Aus der Arbeit hervorgegangene Ver{\"o}ffentlichungen: Christina Fritz, Natalia Palacios-Rojas, Regina Feil und Mark Stitt (2006) Regulation of Secondary Metabolism by the Carbon-Nitrogen Status in Tobacco: Nitrate Inhibits Large Sectors of Phenylpropanoid Metabolism. Plant Journal 46, 533 - 548 Christina Fritz, Petra Matt, Cathrin M{\"u}ller, Regina Feil und Mark Stitt (2006) Impact of the Carbon-Nitrogen Status on the Amino Acid Profile in Tobacco Source Leaves. Plant, Cell and Environment 29 (11), 2009 - 2111},
  language  = {de}
}