Charakterisierung der Orchideenduftstoffe im Gebiet von Reserva Biologica Guaitil S.A. Costa Rica

Der Orchideenbestand der äußerst artenreichen Flora von Reserva Biologica Guaitil SA, Costa Rica wurde hinsichtlich der Duftstoffkomponenten analysiert und gegenübergestellt. Dieses staatlich registrierte Reservat wurde vom Autor 2013 ins Leben gerufen und stellt ein Ökolo-gie-Schutzprojekt auf privater Ebene dar. Das Verteilungsmuster der Terpene und anderen Duftstoffen wurde innerhalb von 55 Gattungen und darin in 133 verschiedenen Arten charak-terisiert und auf Ähnlichkeiten untersucht. Hauptaufgabe war die Fragestellung, ob bei den Orchideen in Reserva Biologica Guaitil S.A./Costa Rica eine Chemotaxonomie durch Volatile Organic Compound (VOC) - Messung möglich ist. Die Herausforderungen des Projekts lagen in der Probennahme im Nebelwald Guaitils und in der instrumentellen Analytik im Labor. Da die Blüten von ihrer Stammpflanze nicht entfernt werden durften, um möglichst unversehrt zu bleiben, war ein Sampling vor Ort unumgänglich. Dabei musste darauf geachtet werden, dass keinerlei Stress bzw. mechanische Belastung auf die Blüte ausgeübt wird. Für die Sammlung der flüchtigen Verbindungen wurde das Monolithic Material Sorption Extraktion (MMSE) gewählt. Hierbei wird ein Absorber über der zu bepro-benden Blüte für einen gewissen Zeitraum platziert, wobei sich dann die flüchtigen Substan-zen auf dem Monolithen anreichern. Um den Duft von Miniaturorchideen abzunehmen, wurde in zahlreichen Versuchen ein Scen-tor entwickelt, der für Freiland-Beprobung geeignet ist. Er musste einigen Anforderungen ent-sprechen: so sollte er handlich sein und einfach in der Blütennähe zu befestigen sein, die Größe des Headspace musste der Blütengröße entsprechen und das Material musste inert sein, um keine flüchtigen Stoffe (Weichmacher) abzudiffundieren. Technisch gab es sowohl den Weg des Durchströmungsvariante wie auch den der Umluft-Variante. Die meisten Proben wurden mit letzterer Methode genommen, da hier die auch bei kleinsten Exemplaren gute Ergebnisse erzielt wurden und die Umwelt-VOCs zu einem Großteil ausgeklammert werden konnten. So konnten Terpenkonzentrationen von unter 10 ppm pro Blüte gemessen werden. Die Proben wurden im Freiland gesammelt, die Orchidee dokumentiert und im Labor der Re-ference Analytics GmbH in Österreich analysiert. Die Analyse im Labor erfolgte durch thermische Desorption auf einer GCMS TRACE 1310 GC Basis Modul, TRACE 1300 GC SSL-Injektor, AI 1310 GC-Autoinjektor für Flüssiginjektion TriPlus 500 Headspace von Thermo Fischer. Die anschließende Identifizierung der Massenspektren erfolgte mit Hilfe der NIST Datenbank, die Verifizierung der Ergebnisse durch Bezugnahme der AI-Werte der Robert Adams Datenbank. Vor Beginn der Feldstudie wurde die Methodik hin-sichtlich stationärer Phase und Probensammlung optimiert und anschließend qualifiziert. Die Auswertung der über 3000 Messwerte erfolgte mittels JMP in zahlreichen Diagrammen. In der Datenquelle finden sich die chemischen Strukturen wieder, die GPS-Daten, Zeitpunkte der Abnahme, GC-Chromatogramme und MS-Spektren und das Bildmaterial für jede Probe. Die Identität der untersuchen Orchideen wurde durch Lancester Garden der Universität Costa Rica, Diego Bogarin bestätigt. Es wurde sowohl innerhalb der 55 Gattungen wie auch bei allen vorgefundenen 133 Arten geprüft, ob ähnliche Terpenmuster vorliegen. Den überwiegenden Teil der vorgefundenen VOCs bilden Monoterpene, gefolgt von Sesqui-terpenen und in geringem Ausmaß Terpenoide, also Terpenstrukturen mit funktionellen - 37 - Gruppen. Die bei Freilandmessungen auftretenden, ubiquitären Komponenten der Luft (Al-kane, Aldehyde, Ketone) stammen aus dem mikrobiellen Abbau von höhermolekularen Pflan-zenwachsen (C 28 - C 35) und wurden bei der Auswertung berücksichtig. Für die Charakterisierung der Duftstoffe wurden die VOCs innerhalb von Gattungen auf even-tuelle Regelmäßigkeiten geprüft, weiters erfolgte die Analyse innerhalb gleicher Arten zu ver-schiedenen Tages- und Jahreszeiten. Eine weitere Untersuchung betrachtete die VOCs glei-cher Arten zum selben Zeitpunkt an verschiedenen Standorten. Die abschließende Analyse untersuchte die Mono- und Sesquiterpen-Freisetzung an zwei ver-schiedenen Ticoglossum-Arten über den Zeitraum von 24 h im Intervall von 120 Minuten. Da-für wurde ein neuer Scentor entwickelt, um die mechanische Belastung der Blüte während der 12 Probenahmen zu minimieren. Die Messungen sind qualitativ erfolgt, die ermittelten Counts wurden für die Auswertung herangezogen. Das Ergebnis dieser Untersuchungen zeigt eine sehr variable Freisetzung von VOCs, es ließen sich keinerlei Gesetzmäßigkeiten zwischen Orchideenart und der freigesetzten Duftstoffe in Abhängigkeit des Zeitpunktes der Duftstoffabnahme feststellen. Die 24 h Duftstoffanalyse zeigte, dass zu jedem Tageszeitpunkt unterschiedliche Stoffe freigesetzt werden, eine Einmal-messung des Duftstoffprofils ist daher lediglich eine Momentaufnahme und für die Charakte-risierung der Art nicht repräsentativ. Die Analyse der vorliegenden Daten legte den Schluss nahe, dass eine chemotaxonomische Einordnung von Orchideen anhand ihrer VOCs gemessen in Einzelabnahmen keine validen Er-gebnisse liefert. Die Duftabsonderung weist hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung über die Zeitachse keine Konsistenz auf

The origin and speciation of orchids

SummaryOrchids constitute one of the most spectacular radiations of flowering plants. However, their origin, spread across the globe, and hotspots of speciation remain uncertain due to the lack of an up-to-date phylogeographic analysis.We present a new Orchidaceae phylogeny based on combined high-throughput and Sanger sequencing data, covering all five subfamilies, 17/22 tribes, 40/49 subtribes, 285/736 genera, and c. 7% (1921) of the 29 524 accepted species, and use it to infer geographic range evolution, diversity, and speciation patterns by adding curated geographical distributions from the World Checklist of Vascular Plants.The orchids' most recent common ancestor is inferred to have lived in Late Cretaceous Laurasia. The modern range of Apostasioideae, which comprises two genera with 16 species from India to northern Australia, is interpreted as relictual, similar to that of numerous other groups that went extinct at higher latitudes following the global climate cooling during the Oligocene. Despite their ancient origin, modern orchid species diversity mainly originated over the last 5 Ma, with the highest speciation rates in Panama and Costa Rica.These results alter our understanding of the geographic origin of orchids, previously proposed as Australian, and pinpoint Central America as a region of recent, explosive speciation

Resonance production in p+p, p+A and A+A collisions measured with HADES

The knowledge of baryonic resonance properties and production cross sections plays an important role for the extraction and understanding of medium modifications of mesons in hot and/or dense nuclear matter. We present and discuss systematics on dielectron and strangeness production obtained with HADES on p+p, p+A and A+A collisions in the few GeV energy regime with respect to these resonances

Correlated pion-proton pair emission off hot and dense QCD matter

In this letter we report the first multi-differential measurement of correlated pion-proton pairs from 2 billion Au+Au collisions at sNN=2.42 GeV collected with HADES. In this energy regime the population of Δ(1232) resonances plays an important role in the way energy is distributed between intrinsic excitation energy and kinetic energy of the hadrons in the fireball. The triple differential d3N/dMπ±pdpTdy distributions of correlated π±p pairs have been determined by subtracting the πp combinatorial background using an iterative method. The invariant-mass distributions in the Δ(1232) mass region show strong deviations from a Breit-Wigner function with vacuum width and mass. The yield of correlated pion-proton pairs exhibits a complex isospin, rapidity and transverse-momentum dependence. In the invariant mass range 1.1<Minv(GeV/c2)<1.4, the yield is found to be similar for π+p and π−p pairs, and to follow a power law 〈Apart〉α, where 〈Apart〉 is the mean number of participating nucleons. The exponent α depends strongly on the pair transverse momentum (pT) while its pT-integrated and charge-averaged value is α=1.5±0.08st±0.2sy

Measurement of the quasi free np → npπ+π− and np → ppπ−π0 reactions at 1.25 GeV with HADES

We present the results of two-pion production in tagged quasi-free np collisions at a deutron incident beam energy of 1.25 GeV/c measured with the High-Acceptance Di-Electron Spectrometer (HADES) installed at GSI. The specific acceptance of HADES allowed for the first time to obtain high-precision data on π+π− and π−π0 production in np collisions in a region corresponding to large transverse momenta of the secondary particles. The obtained differential cross section data provide strong constraints on the production mechanisms and on the various baryon resonance contributions (∆∆, N(1440), N(1520), ∆(1600)). The invariant mass and angular distributions from the np → npπ+π −and np → ppπ−π0 reactions are compared with different theoretical model predictions

The dp-elastic cross section measurement at the deuteron kinetic energy of 2.5 GeV

New results on the differential cross section in deuteron-proton elastic scattering are obtained at the deuteron kinetic energy of 2.5 GeV with the HADES spectrometer. The angular range of 69° – 125° in the center of mass system is covered. The obtained results are compared with the relativistic multiple scattering model calculation using the CD-Bonn deuteron wave function. The data at fixed scattering angles in the c.m. are in qualitative agreement with the constituent counting rules prediction