Forskningsområder:

Ammonium (NH₄⁺) og nitrogenmetabolisme

Undersøker nå effekten av ammonium på vekst av klumpandemat i relasjon til utvalgte plantehormoner og N-metabolisme. Undervisning og administrative oppgaver har tatt svært mye av arbeidstiden, bl.a. arbeidskrevende laboratoriekurs. Tiden til forskning er det som blir skadelidende, men vi gjør så godt vi kan innen tidsrammene vi har.

H. Aarnes, A.B. Eriksen, D. Petersen and F. Rise.2007. Accumulation of ammonium in Norway spruce (Picea abies) seedlings measured by in vivo ¹⁴N-NMR . J. Experimental Botany. In press

Oksidativt stress og radikaler

(NFR/Mat.nat.fak. 1996-1998)

I arbeidet med virkning av ozon var vi interessert i å få bekreftet om ozon laget radikaler. Vi var heldige med å kunne få samarbeide med professor Einar Sagstuen ved ESR-laboratoriet. Uansett hvor mye vi lette klarte vi ikke å få vist at ozon ga oppgave til radikaler målt med spin-trapping. Vi hadde også utviklet en metode basert på hydroksylering av hydroksybenzosyrer målt med HPLC og ECD-dektektor, og det skulle vise seg at disse metodene var svært nyttige for andre. Det var derfor en fornøyelse å kunne samarbeide med professor Frode Fonnum, som jeg kjente godt fra etablering av fagområdet toksikologi ved MNF og undervisningen i BIO241- Toksikologi.

Myhre, O., Andersen, J.M., Aarnes, H. & Fonnum, F.: Evaluation of the probes 2´-7´-dichlorofluorescin diacetat, luminal, and lucigenin as indicators of reactive species formation. Biochem. Pharmacology 2003; 65: 1575-1582.

Andersen, J.M.; Myhre, O.; Aarnes, H.; Vestad, T.A.; Fonnum, F. Identification of the Hydroxyl Radical and Other Reactive Oxygen Species in Human Neutrophil Granulocytes Exposed to a Fragment of the Amyloid Beta Peptide -- Free Radical Research. 2003; 37 (3) : 269-279.

Myhre, O.; Vestad, T.A.; Sagstuen, E.; Aarnes, H.; Fonnum, F. The Effects of Aliphatic (n-nonane), Naphtenic (1,2,4-trimethylcyclohexane) and Aromatic (1,2,4-trimethylbenzene) Hydrocarbons on Respiratory Burst in Human Neutrophil Granulocytes. A Fluorescence and Electron Paramagnetic Resonance (EPR) Spectroscopy Study. Toxicology and Applied Pharmacology. 2000; 167 : 222-230

Myhre, O.; Vestad, T.A.; Sagstuen, E.; Aarnes, H.; Fonnum, F. Effects of C-9 organic solvents on free radical production in human granulocytes and rat brain synaptosomes . New York Academy of Sciences: Oxidative energy metabolism in neurodegenerative disorders. Rockefeller Univ, New York. 1999-03-05

Myhre, O.; Vestad, T.A.; Sagstuen, E.; Aarnes, H.; Fonnum, F. Effects of the solvent 1,2,4-trimethylcyclohexane on respiratory burst in human neutrophil granulocytes: A chemiluminescence and electron paramagnetic resonance spectrometry study. Annals of New York Academy of Sciences. 1999; 893 : 358-361

Andersen, J.M.; Myhre, O.; Vestad, T.A.; Aarnes, H.; Fonnum, F. bA(25-35) produces free radicals in human neutrophil granulocytes. A study including fluorescence, electron paramagnetic resonance (EPR) spectroscopy and aromatic acid hydroxylation. -- Sixth International Stocholm/Springfield Symposium on Advances in Alzheimer Therapy Stockholm, Sweden. 2000-04-05

Myhre, O.; Vestad, T.A.; Fonnum, F.; Sagstuen, E.; Aarnes, H. Effects of Organic Solvents on Free Radical Production in Human Neutrophil Granulocytes and Rat Synaptosomes. -- Molecular Mechanisms of Signal Transduction, NATO ASI Spetses, Hellas. 1999-08

Vestad, T.A.; Myhre, O.; Fonnum, F.; Sagstuen, E.; Aarnes, H. Effects of organic solvents on free-radical production in human neutrophil granulocytes. An EPR spin trapping study. 6th international symposium on spin trapping. Spin traps, nitroxides and nitric oxide. Marseille, France. 2000-08-28

Vestad, T.A.; Myhre, O.; Fonnum, F.; Aarnes, H.; Sagstuen, E. Measurement of Superoxide Generation from Granulocytes using EPR Spin Trapping Techniques. 6th NorFA Workshop on EPR Spectroscopy. Gothenburg, Sweden. 1998-09

Effekten av nitrogenoverskudd på vekst av gran

(TVLF 1991-1993)

Gran vokser på sur jord med liten nitrifikasjon og må bruke ammonium som N-kilde. Ifølge gammel lærdom er ammonium giftig for planter, men vi fant at frøplanter av gran akkumulerer store mengder ammonium og foreslo at ammonium blir lagret i sure vakuoler.

Aarnes, H., Eriksen, A.B. & Southon, T. 1995 Metabolism og nitrate and ammonium in Norway spruce seedlings measured by in vivo ¹⁴N and ¹⁵N NMR. Physiol. Plant. 94:384-390.

Aarnes, H.; Eriksen, A.B., Petersen, D. & Rise, F.: An in vivo ¹⁴N -NMR and ³¹P- NMR: intracellular pH in Norway spruce (Picea abies (L.) seedlings grown on ammonium or nitrate. 7 th. Int. Symp. Inorganic Nitrogen Assimilation in Plants. Wageningen 23-27..6.2004

Effekter av ozon på vegetasjon

(TVLF 1985-1996)

I forbindelse med "skogdøden" mente vi at ozon kunne være en viktig årsak og startet med studier av dette. Vi gjorde også studier med utplanting av ozonfølsom tobakk BelW3 i Norge.

Ozonskader på ozonfølsom tobakk BelW3 viser at de eldste bladene er mest følsom for de oksidative skadene.

Aarnes, H., Baumann, C., Eriksen, A.B., Solås, A., Sundbye, A. & Sølvernes, K.A. 1993. Photosynthesis in ozone-exposed duckweed (Lemna gibba L.). Physiol. Plant. 87:256-262.

Myhre, A., Forberg, E., Aarnes, H. & Nilsen, S. 1988. Reduction of net photosynthesis in oats after treatment with low concentrations of ozone. Environ. Poll. 53:265-271.

Aarnes, H. 1988. Oksygenrevolusjonen. Kjemi 6-10

Aarnes, H., Nilsen, S., & Forberg, E. 1987. Plantene: pasientene i skogsdød-debatten. Kjemi 39-43.

Aarnes, H. Ozon i: Sur nedbør - tilførsel og virkning (ISBN 82-529-2105-1) Landbruksforlaget. 2002 : 108-113.

Aarnes, H., Eriksen, A.B., Sundbye, A., Selldén, G., Meberg, K.B.R., Berger, H., Sølvernes, K.A., Solås, A. & Ueland, J.: Effects of ozone on plants. Physiol.Plant. 82, 1991 no. 119.

Plantehormonet etylen

(NAVF 1982-1988)

Etylen fremskynder aldring av blomster (venstre). Kontrollplanter til høyre.

Klimakterisk frukt f.eks. eple skiller ut etylen. På bildet til høyre vises hvordan etylen forårsaker epinasti (bladstilkene vokser mer på oversiden enn på undersiden) på en tomatplante.

Plantehormonet etylen gir en rekke effekter på planter og vi studerte syntesen av etylen. Det ble anskaffet grasskromatograf slik at vi kunne analysere C2-C6-hydrokarboner. Etylen lages fra den sykliske aminosyren ACC som kommer fra karbonatom 3-4 hos svovelaminosyren methionin.

Nilsen, H.-G., Sagstuen, E. & Aarnes, H. 1988. A cell-free ethylene-forming system from barley roots. J. Plant Physiol. 133:73-78.

Larsen, O., Nilsen, H.-G. & Aarnes, H. 1986. Response of young barley plants to waterlogging, as related to concentration of ethylene and ethane. J. Plant Physiol. 122:365-372.

Nilsen, H.G. & Aarnes, H. 1985. Biochemistry of tomato fruit ripening. Abstr. 14 th. Congr. Scan.Soc.Plant Physiol. Ljungskile, Sverige. Physiol. Plant. 18A:92.

Trippeleffekten på etiolerte erteplanter. Kontrollplante lengst til venstre. Etylen gir redusert strekning, økt tykkelsesvekst, samt redusert gravitropisme. Dette gjør at plantene kan vokse gjennom hard jord og røttene kan vokse forbi steiner i jorda.

Tomatplanter som står med jorda neddykket i vann viser samme symptomer som epinasti forårsaket av etylen. Omdanningen av ACC til etylen er katalysert av to enzymer og enzymet ACC oksidase trenger oksygen. Under anerobe forhold fraktes ACC til skuddet hvor det blir omdannet til etylen og gir epinasti. Rom resultat av anoksis og hypoksis dannes aerenkym (luftvev) i røttene slik at røttene ikke dør pga. av oksygenmangel.

Nedbrytning av cellevegger ved spiring av bygg til malt

(Bryggeriindustrien 1983-1984)

Fluorescensmikroskopi av cellevegger fra byggkorn farget med Calcofluor. Beta-glukanase fra aleuronlaget bryter ned celleveggene før stivelsen brytes ned av amylaser.

Utsnitt av et byggkorn (karyopse) som viser frøskall, det levende aleuronlaget og den døde endospermen med stivelse. Ved spiringen vil gibberellin utskilt fra embryo føre til nysyntese av enzymer (glukanaser, amylaser m.fl.) som skilles ut fra aleuronlag og skutellum.

Dobbeltbrytende stivelseskorn i endosperm ved overgang til skutellum.

Når bygg spirer til malt fant vi at ved nedbrytning av celleveggene blir det igjen rester av midtlamellene. Rester av glukaner påvirker filtrering i bryggeriene.

Selvig, A., Aarnes, H. & Lie, S. 1986. Cell wall degradation in endosperm of barley during germination. J. Inst. Brew. 92:185-187.

Selvig, A., Aarnes, H. & Lie, S. 1984. Malt quality and ultrastructure of the endosperm. Stiftelsen för Bioteknisk og Jäsningsindustriell Forskning 2: 63-79.

Som et biresultat med utvikling av en metode for påvisning av cellulose med Calcofluor og fluorescensmikroskopi ble jeg en heldig liten bidragsyter til følgende:

Koppang, H.S., Koppang, R., Solheim, T., Aarnes, H. & Stølen, S.O. 1987. Identification of cullulose fibers in oral biopsies. Scand. J. Dent. Res. 95:165-173.

Geosmin fra blågrønnbakterier og actinomyceter

(TOS/NAVF 1983-1984)

I arbeid med innføring av TOS startet vi studier av stoffet geosmin som gir lukt av jord.

Næs, H., Aarnes, H., Utkilen, H.C., Nilsen, S. & Skulberg, O.M. 1985. Effect of photon fluence rate and specific growth rate on geosmin production of the cyanobacterium Oscillatoria brevis (Kütz.) Gom. Appl. Environ. Microbiol. 49:1538-1540.

Westgaard, H.K.B., Utkilen, H. & Aarnes, H. 1988. Studier av vekst, toksisitet, ekstrakromosomalt DNA samt indre struktur hos cyanobakterien Microcystis aeruginosa Kütz. Proc. 3. Nordic symp. toxinproducing algae, Oslo 1988. 14 pp.

Guanidino-forbindelser

(Borregaard A.S forskningsfond 1995)

Gran kan lage guanidino-forbindelser fra aminosyren arginin. Har gjort noen studier av dette, men dette er bare publisert som kongress-poster

Aarnes, H.: Guanidino compounds in Norway spruce (Picea abies) seedlings. Plant. Biol. Biochem. 1996. S11-37 pp.151.

Undersøkelser av enzymer som lager trigonellin og deamiderer nikotinamid kom heller aldri lenger til en kongress-poster. Fikk heller ikke somlet oss til å publisere mye informasjon av greienete aminosyrer transferaser og hvilke andre substrater disse enzymene kunne bruke. Vi burde nok også publisert dataene hvor vi viste med inkorporering av 35S-sulfat at store mengder havnet i glutathion.

Aarnes, H. 1982. Biosynthesis of trigonelline and deamidation of nicotinamide in barley and pea seedlings. 18. Biokjemiske kontaktmøte no. 73.

Fjernanalyse av vegetasjonsskader. Spektralsignaturer og klassifisering av Landsat TM-scener

(NTNF/NAVF 1986-1989)

Vi fikk bygget et meget avansert instrument som måler refleksjon i spektralbåndene Landsat TM og skulle brukes til å studere bakkesannhet i satelittbildene. Prosjektet ga to hovedfagsoppgaver. Vi brukte VAX-maskinene på bildebehandlingslaboratoriet, og var visstnok en av de første som kjøpte høydedatabase fra Kartverket for å kunne korrigere for skygge forårsaket av forskjellig solhøyde.

Aarnes, H. & Myrabø, H.K.: Spectral signatures in the 300-2500 nm band for remote sensing of pigmentation, water content and biomass of plants. 15.th Int.Bot.Congress 1993, Tokyo, Japan.

Regulering av aspartatfamilien av aminosyrer

(NAVF 1974-1981)

Rensning og karakterisering av enzymer i omsetningen av asparaginsyre til essensielle aminosyrer bl.a. methionin, threonin og lysin, samt studier av tilbakekoblingsreaksjoner og regulering av enzymaktiviteter. Lave enzymaktiviteter gjorde det nødvendig å bruke ¹⁴C-merkete substrater i enzymreaksjonene. Aspartat semialdehyd ble laget ved ozonolyse. Radioaktiv fosfohomosering ble laget ved å bruke homoserin kinase isolert fra bakegjær. Vi var de første som viste at det fantes et stort enzymkompleks av threoninfølsom aspartat kinase-homoserin dehydrogenase i planter.

Aarnes, H. 1981. Branched-chain amino acid aminotransferase in barley seedlings. Z. Pflanzenphysiol. 102:81-89.

Aarnes, H. 1980. Biosynthesis of the thioether cystathionine in barley seedlings. Plant Sci. Letters 19:81-89.

Lillo, C. & Aarnes, H. 1980. Biosynthesis of the methyl donors S-adenosylmethionine and S-methylmethionine in barley seedlings (Hordeum vulgare L.). Biochem. Physiol. Pflanzen 175:104-122.

Aarnes, H. 1979. Comparative studies on regulatory mechanisms for the biosynthesis of the aspartate family of amino acids in seedlings of Pisum sativum L. and Hordeum vulgare L. Dr.philos.-thesis University of Oslo.

Aarnes, H. 1978. Regulation of threonine biosynthesis in barley seedlings (Hordeum vulgare L.). Planta 140:185-192.

Thoen, A., Rognes, S. E. & Aarnes, H. 1978. Biosynthesis of threonine from homoserine in pea seedlings: I. Homoserine kinase. Plant Sci. Letters 13:103-112.

Thoen, A., Rognes, S. E. & Aarnes, H. 1978. Biosynthesis of threonine from homoserine in pea seedlings: II Threonine synthase. Plant Sci. Letters 13:113-119.

Aarnes, H. 1977. Lysine-sensitive aspartate kinase and two molecular forms of homoserine dehydrogenase from barley seedlings. Plant Sci. Letters 7:197-194.

Aarnes, H. 1977. Partial purification and characterization of methionine adenosyltransferase from pea seedlings. Plant Sci. Letters 10:381-390.

Aarnes, H. 1976. Homoserine kinase from barley seedlings. Plant Sci. Letters 7:187-194.

Aarnes, H. 1983. Aminosyrer er byggesteiner for proteiner. Forskningsnytt 28:16-17.

Aarnes, H. 1980. Branched-chain amino acid aminotransferase. Abstr. "The physiology and biochemistry of plant productivity", Calgary, Canada, pp. 11.

Aarnes, H. 1978. Regulation of threonine biosynthesis in barley seedlings. Abstr. Fed.Eur.Soc.Plant Physiol., Edinburgh, U.K., pp. 43-44.

Aarnes, H. 1974. Aspartate kinase from some higher plants and algae. Physiol. Plant. 32:400-402.

Aarnes, H., & Rognes, S.E. 1974. Threonine-sensitive aspartate kinase and homoserine dehydrogenase from Pisum sativum. Phytochemistry 13:2717-2724.

Hovedfagsoppgaver

Åge Thoen Cand. real. 1978: Egenskaper og regulering av homoserin kinase og threonin synthase fra Pisum sativum.

Cathrine Lille Cand. real. 1979: Biosyntese av S-adenosylmethionin og S-metylmethionin i bygg.

Jarle Selmer Cand. real. 1981: Omsetning av sulfat til svovelaminosyrer og teknikk ved kloroplastisolering i Pisum sativum L.

Toril Drabløs Eldhuset Cand. real 1981: Biosyntese og omsetnad av 2,4-diaminosmørsyre i Lathyrus silvestris L.

Gerd Merethe Båtnes. Cand.scient. 1982: Metabolisme av forgreinete aminosyrer i Pisum sativum.

Lisbeth Ruud Kringstad Cand.scient. 1983: Ureaseaktivitet og omsetning av urea i ris, Oryza sativa L. og ureaseaktivitet i jord etter ureagjødsling.

Sissel Vien Cand.scient. 1983: Gasskromatografering av C1-C5 hydrokarboner og biosyntese og effekter av etylen (C2) på modning av tomater.

Ove Larsen Cand.scient. 1984: Response og young barley plants to waterlogging, as related to concentration and biosynthesis og ethylene and ethane and to soil reduction potential.

Helga Næs Cand.scient. 1984: Factors influencing the production of geosmin by the cyanobacterium Oscillatoria brevis (Kütz.) Gom.

Anniken Selvig Cand. scient. 1984: Morfologiske og enzymatiske forandringer i endospermen hos bygg I maltingsperioden.

Erik Forberg Cand.scient. 1985: Undersøkelse av virkning av ozon på planter, med hovedvekt på ozonets virkning på fotosyntesen til havre (Avena sativa) og andmat (Lemna gibba).

Nina Kristin Kristiansen Cand. scient. 1987: Faktorer som påvirker produksjonen av geosmin hos cyanobakterien Oscillatoria bornetii f. tenuis og actinomycetene Actinomyces, Streptomyces . Klassifisering av flyktige forbindelser fra 5 cyanobakterieslekter.

Hilde Kristin Westgaard. Cand. scient. 1987. Faktorer som påvirker toksinproduksjon hos cyanobakterien Microcystis aeruginosae Kütz.

Wenche Ellingsen Cand. scient. 1988. Stressfysiologiske endringer i gran. Metodeutprøving.

Linn Gulbrandsen Cand. scient 1988: Fjernanalyse som metode i studier av skogsområder. Metodeutprøving avgrenset til separasjon av skog i treslag og hogstklasser.

Jorunn Olsen Cand.scient. 1988. Protoplastisolering og kultur og regenerering in vitro fra Brassica. Protoplastfusjon og karakterisering av potensielle somatiske hodekål-kinakål hybrider. (Cathrine Lillo hovedveileder).

Astrid Myhre Cand.scient. 1988 Verkander av ozon på fotosyntese hos havre og metabolittar i havre og gran. Distribution of phytotoxic ozon in Norway summer 1986 assayed by tobacco Bel W3.

Camilla Baumann Cand.scient. 1989: Effekter av ozon på fotosyntese, respirasjon og fotorespirasjon hos Lemna gibba.

Anne Sundbye Cand.scient. 1990: Effekt av ozoneksponering av Lemna gibba L. på syntese av D1-proteinet og på optisk tverrsnitt målt med fluorometrisk metode.

Lars Christensen Cand.scient. 1990: Fjernanalyse av skog ved bruk av landsat-5 TM og digitale terrengdata.

Liv Mette Harboe Cand. scient. 1991: Virkninger av nitrat og ammonium på enzymer i nitrogenomsetningen hos gran (Picea abies L.).

Katrine B. Røed Meberg Cand. scient. 1991: Virkningen av ozon på innholdet av askorbinsyre (vitamin C) i gran (Picea abies (L. Karst.) og tobakk (Nicotiana tabacum (L.).

Asbjørn Solås Cand.scient. 1991: Undersøkelse av effekter etter ozoneksponering av planter: ! Degradering av D1-proteinet og elektrolyttlekkasje i andmat (Lemna gibba L.) II Underkjølingspunkt i barnåler hos gran (Picea abies (L.) Karst.).

Kari Anne Sølvernes Cand. scient. 1991: Effekten av ozon i kombinasjon med nedsatt temperatur på den fotosyntetiske lysmetningskurve i Lemna gibba L.

Jørgen Ueland Cand. scient. 1991: Virkning av ozon på planter: 1. Måling av endret elementkonsentrasjon av Mo, Cu, Mn, Mg, og Ca med AAS i Lemna gibba L. etter eksponering for 100 ppb ozon i 1 time. 2. Reagerer ozon med C=C - bindinger i en radikaldannende prosess ? Ozoneksponert eten og fettsyrer (stearin-, olje-, linol- og linolensyre) er målt med ESR.

Berit Swensen. Cand. scient. 1992 Virkning av nitrogenoverskudd på gran (Picea abies (L.) Karst.).

Hilde Louise Berger: Cand. scient. 1992. Effekten av ozon på enzymene katalase, peroksidase og glutathion reduktase i botakk (Nicotiana tabacum L. ).

Bente Føreid Cand. scient. 1993: Effekter av nitrogenkilde og temperatur på frøplanter av gran (Picea abies (L.) Karst.

Gro Torsethaugen Cand. scient. 1993: Effekter av ozon på fotorespirasjon og fotosyntese hos andmat (Lemna gibba L.).

Lars Dalen Cand. scient. 1993: Virkning av ozon på vokslag, stomatakonduktanse og fotosyntese hos bjørkefiken (Ficus benjamina) og grønnrenner (Chlorophytum comosum).

Kirsti Rosendahl Cand. scient. 1993. Vekst av gran ved forskjellige nitrogenkilder dyrket under steady-state.

Ingerd Skow Hofgaard: Cand. scient. 1995: Effekt av økt CO2-tilførsel og varierende næringstilgang på frøplanter av gran (Picea abies).

Elin Thingnæs. Cand.scient. 1996: Ozonskade på andemat (Lemna gibba L.): Fotosyntese og fotorespirasjon.

Pål Georg Rødsten. Cand scient. 1996: Salicylsyre og etylenproduksjon i klumpandemat (Lemna gibba L.) etter ozoneksponering.

Linnea Wang Cand. scient. 1996: Effekter av ozon på planter og beskyttelsessystemer mot oksidative skader.

Tor-Arne Vestad. Cand. scient. 1999: ESR Spin trapping. Electron spin resonance applied to the study of free-radical production in biological systems exposed to ozone and organic solvents.

Veileder for Dr.gradsstudenter:

Helga Næs Dr. scient. 1987: Factors influencing geosmin production by the cyanobacterium Oscillatoria brevis, and the removal og geosmin and 2-methylisoborneol from drinking water. (Sammen med Hans Christian Utkilen).

Gro Torsethaugen Dr. scient. 1998: Chloroplastic and stomatal aspects of ozone-induced reduction of net photosynthesis in plants.