TY - THES A1 - Körner, Tobias T1 - Effects of Thermopriming on Resilience to Subsequent Stress Conditions in Tomato (Solanum lycopersicum L.) N2 - Die zunehmende Häufigkeit von Hitzewellen und anderen extremen Wetterereignissen bedroht die Ernten weltweit. Herkömmliche Anbaumethoden sind nur begrenzt an diese klimatischen Veränderungen angepasst. Daher sind innovative Ansätze gefragt, um die Stressresilienz unserer Nutzpflanzen nachhaltig zu erhöhen. Ein solcher Ansatz ist das Thermopriming, bei dem Pflanzen kontrolliertem Hitzestress ausgesetzt werden. Dieser führt zur Anreicherung schützender Pflanzeninhaltsstoffe und verbessert somit die Resilienz der Pflanzen gegenüber zukünftigen Stressbedingungen. Diese Dissertation gibt Einblicke in optimierte Thermopriming-Bedingungen für Tomatenjungpflanzen und die langfristigen Auswirkungen von Thermopriming auf Pflanzenwachstum, -entwicklung und -ertrag und schließt damit eine Lücke in einem bisher wenig untersuchten Forschungsgebiet. Das erste Kapitel konzentriert sich auf die Optimierung des Thermopriming-Regimes, um die Stressresilienz bei Tomatenjungpflanzen zu erhöhen und gleichzeitig Wachstumshemmungen zu minimieren. Die Experimente zeigten, dass 90-minütiges Thermopriming den besten Kompromiss zwischen der Erhöhung der Flavonolanreicherung in den Blättern und der Verringerung von Wachstumsverlusten bietet. Diese Ergebnisse zeigen, dass Thermopriming eine praktikable Methode zur Integration in die gartenbauliche Pflanzenproduktion ist, um die langfristige Stressresilienz dieser Modellpflanze zu erhöhen und die negativen Auswirkungen des Klimawandels zu mildern. Das zweite Kapitel konzentriert sich darauf, wie Thermopriming die Stressresilienz von Tomatenpflanzen erhöht und wie die Thermopriming-Behandlung mit anschließendem Salzstress interagiert. Die Ergebnisse zeigten eine signifikante Anreicherung von schützenden Phenolen und Flavonolen in den Blättern von thermogeprimten Pflanzen, insbesondere als Reaktion auf den nachfolgenden Salzstress. Diese Ergebnisse zeigen, dass Thermopriming das Potenzial hat, die Produktivität und Qualität von Ernten unter Umweltstress zu sichern und somit von entscheidender Bedeutung für einen nachhaltigen Gartenbau werden kann. Das dritte Kapitel vergleicht die Wirksamkeit von Thermopriming zur Erhöhung der pflanzlichen Toleranz mit der des chemischen Elicitors Benzothiadiazol (BTH) bei anschließendem Salzstress. Die Studie zeigte, dass BTH zwar die Stresstoleranz bis zu einem gewissen Grad erhöhte, jedoch das Wachstum und die Fruchtentwicklung negativ beeinflusste. Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die Dauer der Erholungsphase und der Zeitpunkt des Folgestresses eine entscheidende Rolle für die Wirksamkeit und den Einsatz von Thermopriming spielen. Die Integration von Thermopriming in die Pflanzenproduktion steht im Einklang mit mehreren Nachhaltigkeitszielen der Vereinten Nationen, insbesondere mit Ziel 2 (Kein Hunger), das darauf abzielt, den Hunger zu beenden, die Ernährungssicherheit zu erreichen, die Ernährung zu verbessern und eine nachhaltige Landwirtschaft zu fördern. Es unterstützt auch Ziel 13 (Maßnahmen zum Klimaschutz), das dringende Maßnahmen zur Bekämpfung des Klimawandels und seiner negativen Auswirkungen fordert. Darüber hinaus unterstützt Thermopriming die Ziele des European Green Deals, bis 2050 klimaneutral zu werden, die EU-Biodiversitätsstrategie für 2030, indem es biodiversitätsfreundliche Praktiken fördert, und die EU-Strategie „Vom Hof auf den Tisch“, indem es Treibhausgasemissionen reduziert und die Nachhaltigkeit der Pflanzenproduktion und die Vitalität der Ökosysteme fördert. Auf diese Weise kann ein gerechtes, gesundes und umweltfreundliches Lebensmittelsystem unterstützt werden. Zudem kann Thermopriming durch die Verringerung der Abhängigkeit von Pflanzenschutzmitteln und die Förderung des ökologischen Landbaus die negativen Auswirkungen auf die Umwelt und den ökologischen Fußabdruck verringern. Thermopriming ist eine vielversprechende Strategie, um die Resilienz von Pflanzen gegenüber dem Klimawandel zu erhöhen. Daher sollte die Integration von Thermopriming in die Pflanzenproduktion von politischen Entscheidungsträgern und Praktikern in Betracht gezogen werden, um eine nachhaltige Landwirtschaft zu unterstützen, die Abhängigkeit von chemischen Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren und die Ernteerträge und -qualität unter verschiedenen (extremen) Umweltbedingungen zu verbessern. N2 - The increasing frequency of heat waves and other extreme weather events is significantly threatening global crop yields. Traditional cultivation methods have limited capacity to adapt to these changes. Therefore, innovative approaches are needed to sustainably enhance plant resilience. One such method is thermopriming, which involves treating plants with controlled heat stress that leads to the accumulation of protective metabolites, enhancing the plant’s ability to withstand future stress. This dissertation gives insights into optimal conditions for thermopriming in tomato seedlings and thermopriming’s long-term effects on plant growth, development, and yield performance, thereby filling the gap in a research area that has not been extensively studied. The first chapter focuses on optimizing the thermopriming regime to enhance plant resilience in tomato transplants while minimizing growth constraints. By varying thermopriming durations (0 min as control, 45 min, 90 min, and 180 min), the experiments indicated that the 90-minute thermopriming achieved the best trade-off between enhancing flavonol accumulation in leaves and mitigating growth inhibition. These findings underscore thermopriming as a feasible method that can be integrated into the standard horticultural plant production to enhance tomato plants’ long-term stress resilience as well as to mitigate climate change impacts. The second chapter investigates how thermopriming enhances stress resilience in tomato plants and how thermopriming interacts with subsequent salinity stress. Consistent with the initial experiment’s findings, a significant accumulation of protective phenols and flavonols in the leaves of thermoprimed plants was observed. This accumulation was particularly pronounced in the plant’s response to salinity stress, thereby demonstrating the cross-tolerance induced by thermopriming. These results demonstrate that thermopriming is crucial for sustainable horticulture and offers potential in maintaining crop productivity and quality amid environmental challenges. The third chapter compares the effectiveness of thermopriming with that of the chemical elicitor benzothiadiazole (BTH), known for inducing systemic acquired resistance against (a)biotic stress, in enhancing tomato plants’ resilience to subsequent salinity stress. Unlike previous experiments, thermoprimed plants underwent a prolonged recovery period before being exposed to salinity stress to evaluate the persistence of the priming effect. The study revealed that while BTH enhanced stress tolerance to some extent, it adversely affected growth and fruit development. Although thermopriming initially enhanced plant resilience and resulted in the accumulation of protective metabolites in fruits, this primed state was not sustained after a recovery period of approximately five weeks between thermopriming and subsequent stress. These promising results indicate the potential of thermopriming. Therefore, consideration should be given to incorporating thermopriming into standard practices to promote sustainable horticulture, reduce reliance on chemical plant stress mitigators, and improve crop yield and quality under varying environmental conditions. Integrating thermopriming in plant production cycles aligns with several United Nations Sustainable Development Goals (SDGs), particularly the SDG 2 (Zero Hunger), which aims to end hunger, achieve food security and improved nutrition, and promote sustainable agriculture. It can also support the SDG 13 (Climate Action), which calls for the urgent action to mitigate climate change and its impacts. Furthermore, thermopriming supports i. the European Green Deal’s goal of achieving climate neutrality by 2050, ii. the EU Biodiversity Strategy for 2030, and iii. the EU Farm to Fork Strategy by reducing greenhouse gas emissions, improving horticultural sustainability, promoting biodiversity-friendly practices, and creating a fair, healthy, and environmentally-friendly food system. By reducing reliance on pesticides and increasing organic farming, thermopriming can reduce the negative environmental and climate footprint of plant production. In summary, thermopriming plays a key role in advancing sustainable horticultural solutions. By strengthening plants against climate-induced stresses, thermopriming supports the development of resilient farming techniques that can meet the global food demands in the face of a changing climate. Implementing and refining thermopriming practices is a critical step in achieving horticultural sustainability and resilience. T2 - Effekte von Thermopriming auf die Resilienz gegenüber nachfolgenden Stressbedingungen bei Tomaten (Solanum lycopersicum L.) KW - Heat priming KW - Hitze-Priming KW - Abiotic stress KW - Abiotischer Stress KW - Climate change Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:hebis:2083-1027 N1 - The academic degree is conferred in accordance with the institutional assignment of the second reviewer, who is a member of the Faculty of Life Sciences: Food, Nutrition and Health of University of Bayreuth. VL - 2025 SP - 2 EP - 116 PB - Hochschule Geisenheim CY - Geisenheim ET - 1. Auflage ER -