Wurzeln

Möglichkeiten:

• Knöllchenbakterien, die eigenen Stickstoff produzieren

Allo-rhize Wurzelsysteme (ein Ausgangspunkt)

• Hauptwurzel (Primärwurzel) wächst vertikal in den Boden und bildet eine Pfahlwurzel. Diese trägt Sekundärwurzeln (Seitenwurzeln 1. Ordnung)

Homor-rhize Wurzelsysteme

• Alle Wurzeln sind gleichrangigen und ähnlich gestalteten und nicht oder nur mäßig verzweigt (primär und sekundäre System möglich)

= Wachstumskrümmung von Pflanzenorganen in eine bestimmte Richtung zur Erdbeschleunigung (g = 9,81 m s−2)

Positiv gravitrop:

• d.h. Wachstum in Richtung Erdmittelpunkt

  z.B. Hauptwurzeln

Negativ gravitrop:

• d.h. Wachstum entgegen der Erdmittelpunktrichtung

  z.B. Hauptsprosse

=> Die Perzeption einer Massenbeschleunigung findet bei den Coleoptilen im Mesophyll der Spitze (ca. 3 mm) statt, bei Wurzeln im zentralen Teil der Wurzelhaube (Kalyptra)

Taxien

• freie Ortsbewegung durch einen Außenfaktor bestimmt

Nastien

• = Krümmungsbewegungen, die Bewegungsrichtung ist durch den Bau des sich bewegenden Organs bestimmt ist; Reiz dient nur als Signal für eine festgelegte Bewegung

  z.B. Spaltöffungen öffnen sich!

Tropismen

• = Reizrichtungsreaktionen, der Reiz bestimmt die Bewegungseigenschaeen (Ablauf, Orientierung) der Reaktion des Pflanzenorgans.

Allgemeines:

• UV-Strahlung nimmt exponentiell ab je tiefer sie ins Wasser gelangt -> wenn man das Wasser durchmischt, so gelangt die Pflanze an die Oberfläche und erhält mehr Strahlung.

• Sobald sie nicht mehr bewegt, werden so können sie ausdifferenziert werden und es bildet sich wieder Wurzel und Spross aus.

• Es gibt ein zielgerechtes Wachstum! Pflanzen müssen daher die Erdbeschleunigung realisieren.

• spezifisch leichte Organellen (z. B. Vakuolen) im oberen Teil und spezifisch schwere Organellen (= Statolithen = Zellkerne und insbesondere Amyloplasten, bei Chara-Rhizoiden Bariumsulfatkristalle = Glanzkörper) auf der physikalischen Unterseite.

• Haben bestimmte Assymetrie und dadurch kann die Pflanze die Erdbeschleunigung wahrnehmen.

• Kommt vor allem in der Wurzelhaube vor, wo darunter das Meristem liegt, sodass die Zellen die richtige Richtung wahrnehmen.

• Verankerung am Untergrund

• Wasseraufnahme, Nährstoffaufnahme

• Stoffspeicherung, vor allem bei mehrjährigen Pflanzen

• Syntheseort von wichtigen sekundären Pflanzenstoffen

  • bzw. auch Speicherung sind begehrte Drogen, Problem ist aber, dass man sie nur einmal ernten kann

  • oberirdische Bestandteile können nachhalziger geerntet werden (außer die Rinde)

• 1. Hypothese:

  • Druck der sedimentierenden Organellen (Richtung wird vorgegeben)

• 2. Hypothese:

  • Statolithen gebunden an Cytoskelefasern

• 3. Hypothese:

  • gesamte Protoplast wirkt als Statolith und dehnt die Plasmamembran in die richtige bzw. entgegengesetzte Richtung

Belegt:

• gravitrope Antwort nur bei Verfügbarkeit von extrazellulären Ca2+-Ionen-

• Speicherorgane: Wurzelrüben und Wurzelknollen

• Verankerung:

  • Haftwurzeln (zB Efeu) Stelzwurzeln, Brettwurzeln (bei tropischen Pflanzen, um den Baum zu stützen)

• Zugwurzeln

• Wurzeldornen

• Luftwurzeln

• Atemwurzeln

• Haustorien

  • zB. bei Schmarotzern (nehmen alles von der Wirtspflanze und machen gar nichts mehr selbst; besitzen kein Chlorophyll mehr!) oder Halbschmarotzer (entnehmen der Wirtspflanze normalerweise nur Wasser und Nährstoffe und machen teilweise selbst Photosynthese)

• Wurzelrübe

• Wurzelknolle: zB. bei Dalien, Yams, Maniok

Diogestin:

• pflanzlich, denn aus diesen Wurzelknollen wird sehr viel gewonnen.

• Partialsnythese und aus der Vorläuferstufe dann Progesteron oder andere Geschlechtshormone synthetisch hergestellt werden.

=> sehr wenige Schritte und daher auch gut zum Herstellen

• zB. Antibabypille

• Hormonersatztherapie

• Glucocorticoide

• Haftwurzel

• Stelzwurzel

  • zB. Atemwurzel (die Pflanze braucht zusätzliche Gasaustausch)

• Stützwurzel

• Brettwurzel

• verlagern Erdsprosse (Rhizome, Knollen oder Zwiebeln) Tiefer in den Boden durch eine „Kontraktion“

• Verlagerung der Wurzel tief in die Erde.

Cryosophila spp. = species puralis (verschiedene Arten)

• Palmengewächse (Arecaceae) entspringen endogen dem Stamm und weisen die Anatomie einer typischen Monokotylen-Wurzel auf, wie etwa ein polyarches zentrales Leitbündel

• Dornen entspringen direkt dem Stamm und wenn man den Querschnitt beobachtet, dann sieht man den Aufbau genauer -> direkt differenzieren.

Funktion:

• Stabilisierung von Spross-Systemen

• Wasseraufnahme bei Epiphyten -> Velamen

  (Pflanze wächst auf anderer Pflanze und daher besteht kein Kontakt zum Boden)

• Querschnitt durch Luftwurzel von Dendrobium nobile.

• Zwischen dem Velamen (lat. Hülle) aus toten, bei Regen wassergefüllten Zellen und der Rinde befindet sich eine einschichtige Exodermis mit Durchlasszellen.

• Das Rindenparenchym wird gegen das zentrale Leitgewebe (im Bild rechts unten) durch eine einschichtige Endodermis abgegrenzt (60×).

• mit Bakterien (Knöllchenbakterien):

  • Knöllchen entstehen durch die Symbiose mit Bakterien

• mit Pilzen (Mykorrhiza)

• Pflanzen bestehenden N2-fixierenden Symbiosen mit Bakterien an die Ausbildung spezieller symbiotischer Strukturen geknüpe: der Wurzelknöllchen

• Knöllchenbildung in der Evolution nur einmal vor ca. 100 Mio. Jahren

• Luftstickstoff (Distickstoff, N2) wird zu Ammoniak (NH3) bzw. Ammonium (NH4+) reduziert (= N2-Fixierung)

• Fixierung ist effektiv und beträgt bei Alnus-Arten 50–200 kg N2 pro Hektar und Jahr

Bakterien:

• Actinomyces, Rhizobium, Bradyrhizobium, Azorhizobium, Mesorhizobium und Sinorhizobium

Pflanzen:

• viele Familien, am besten erforscht Fabaceae

• Chemotaktisches Anlocken (=Anlocken durch eine chemische Bindung) der Rhizobien (Flavonoide) an die Wurzeloberfläche

• Bakterien heften sich im Bereich der jungen Wurzelhaare an deren Spitze, wobei der Kontakt von pflanzlichen Lectinen (zuckerbindenden Proteinen hergestellt wird, die an bakterielle Oberflächenstrukturen binden Knöllchenprimordium

• Bildung eines Infektionsschlauchs -> Knöllchenprimordium —> Rhizobien von den Pflanzenzellen phagocytiert

• Bakteroide bleiben ständig von einer pflanzlichen Symbiosomenmembran (= peribakteroide Membran) umgeben

1. Pflanze gibt aktiv Substanzen in den Boden ab zB. Gluteonin

2. Flavonoide locken Bakterien an

3. Notfaktoren bilden ein Polysaccharid und er erleichtert das Andocken

4. Ausbilden Infektionsschlauch, wo Bakterien einwandern können

5. Notfaktor führt zu teilungsaktiven Zellkernen und Knöllchen

   bilden sich aus (Bakterien in Bakteroiden eingelagert)

6. komplette Aufnahme in die Wurzel und damit verbundene

   Ausbildung der Knöllchen

• = symbiotische Zusammenleben der Wurzeln sehr vieler Landpflanzen mit Pilzen

• Älteste Belege vor 450 Mio. Jahren im Devon (Landgang Wirbeltiere)

• 90 % aller Landpflanzen und etwa 6000 Pilzarten sind zur Mykorrhiza- Bildung befähigt

• vesikulär-arbuskuläre (VA-) Mykorrhiza häufigste Variante (Bäumchenartige Verzweigungen von den Pilzhyphen.

• Intrazelluläre Form der Pilzhyphen in den Wurzelrindenzellen, die zu Vesikeln angeschwollen sind oder bäumchenartige Verzweigungen, die Arbuskeln, bilden

• echte Symbiose:

  • Pilz liefert mineralische Nährstoffe (Phosphat und Spurenelemente),wesentlich effektiver als die durch ihn ersetzten Wurzelhaare.

  • Pflanzenpartner gibt Kohlenhydrate ab durch die Photosynthese und diese Kohlenhydrate werden an den Pilz weitergegeben

• sie können radioaktiv labeln also sie können Pflanzen mit schwereren Isotopen markieren und geben dies dem Pilz weiter und diese kann man dann nachweisen, wie oder was sich darin einlagert hat.

Ektomykorrhiza:

• ein Mantel aus Pilzhyphen umschließt die kurz und dick ausgebildeten Seitenwurzeln

Ekt-endo-Mykorrhiza:

• Ektomykorrhiza mit zusätzlichen intrazellulären Einwüchsen (Hartig- Netz ist der Endomykorrhiza am Teil)

Endomykorrhiza:

• bei fast allen Orchideen, brauchen zur Keimung und Entwicklung zur autarken, autotrophen Pflanze symbiotische Pilze (Basidiomyceten), die ihnen neben Wasser und Nährsalzen auch organisches Material und zum Teil auch Wirkstoffe zuführen („Ammenpilze“);

• die Samen keimen nur wenn der entsprechende Pilz vorliegt

  (= müssen die Samenschalen anlösen, damit der Samen diese durchbrechen kann)

• Durchstößt die Zellwand, Protoblast auf die Seite geschoben und es besteht ein sehr enger Kontakt, der den Stoffaustausch ermöglicht. ist ähnlich zu dem Pilzbefall einer Pflanze

  • zB. Rostpilze (Protoblast geht aber zu Grunde)

Leitbündel:

• einzelnes, radial, zentrale

  • Xylem: strahlenförmig

  • Phloem: liegt mehrteilig in „Taschen“ am Procambium

Perizykel: Pericambium

Endodermis: inneres Abschlussgewebe

Rhizodermis: primäres Abschlussgewebe

Exodermis: sekundäres Abschlussgewebe

=> besteht aus einer oder mehreren Lagen undifferenzierten Zellen und erfüllt drei wichtige Funktionen:

1. bildet das Gewebe, aus dem Seitenwurzeln entspringen

2. Ursprungsort lateraler Meristeme: sekundäres Dickenwachstum

3. Seine Zellen enthalten membrangebundene Transportproteine, die Mineral-Ionen in die Zellen des Xylems exportieren

Monocotyle: zB. Zwiebelgewächse

• Zentral Mark und nicht Xylem

• Kein Procambium, grenzen direkt aneinander

Dicotyle: 2-Keimbildung

• Zentral Xylem

• Querschnitt sternförmig bzw.(poly)arch

• a) Bildung eines geschlossenen Cambiummantels durch Reembryonalisierungen im Parenchym zwischen Xylem und Phloem, sowie über den Xylempolen des tetrarchen Zentralzylinders.

• b) Abrundung des Cambiums durch Holzbildung unter den Phloemstreifen

• c) Beginnende Bastbildung. Über den Xylempolen entstehen Holz- und Baststrahlen. Rinde und Endodermis sterben ab und reißen auf. Im jetzt mehrschichtigen Pericambium sind Phellogene entstanden und gliedern nach außen Korklagen ab.

• d) In weiteren Jahresringen werden sekundäre Holz- und Baststrahlen angelegt, durch Folgephellogene entstehen Borkenschuppen im Bast