Vorlesung

Licht (hxv)

Co2

H2O

Mineralsalze

Produktion Sauerstoff

Abbau von Co2

Nahrung: Kohlenhydrate, Eiweiß, Fette;Öle, Vitamine

Tierfutter

Gewürze/Süßstoffe

Genussmittel

Medikamente/ Drogen

Fasern (Baumwolle,Leinen)

Düfte (Rosenöl, Jasmin)

Holz als Baustoff/ Brennstoff

Kautschuk, Harze, Kork, Lack, Öle

Fossile Brennstoffe, Biokraftstoffe

komplex organisierte eukaryotische organismen

nur anorganische Moleküle benötigt

herrausragende Umweltanpassungen

gute Vergleichsweise

stellvertretend größere Organisengruppe

einfache Anzucht

kurze Generationszeit, viele Nachkommen

kleines Genom, einfache Genetik

einfache genetische Manipulation

möglichst geringe Komplexität

leicht kultivierbar, geringe Größe

Generationszyklus 6-10 Wochen

Genom vollständig sequenziert (Dez 2000)

kleines Genom innerhalb der Blütenpflanze (156 Mb)

leicht zu mutagenisieren /transformieren

als Selbstbefruchter leicht reinerbig zu halten

riesiege sammlung genetischer Daten von Mutanten, zahlriecher Genbibilotheken, Ressourcen

Vielzahl von Genomen verschiedender Ökotypen sequenziert “1001 Genomes Project”

sehr kompaktes Genom, 5 Chromosomen

1) Kerngenom (Nucleom): 156.000 kb (KIlobasenpaare), 27.500 Gene, 5 lineare Chromosomen

2) Mitochondriales Genom (Chondriom): zirkulär, 367 kb, 58 Gene

3) Chloroplasten genom (Plastom): zirkulär, 155 kb, 87 Gene

—>2/3 endosymbioten theorie

unterschiedliche Genomgröße bei komplexeren Organismen gleiche anzahl an Gene koodieren

Masse der im haploiden GEnom enthaltenen DNA

C:H:O = 1:2:1 dominiert durch Photosynthese

Wesentlich: Wasserstoff (H), Kohlenstoff (C), Stickstoff (N), Sauerstoff (O), Schwefel (S)

fast von allen genutzt: Magnesium (Mg), Kalium (K), Calcium (Ca), Bor (B), Phosphor (P), Chlor (Cl)

Übergangsmetalle /-Ähnliche und Metalloide: Mangan ( Mn), Eisen (Fe), Cobalt (Co), Nickel (Ni), Kupfer (Cu), Zink (Zn), Molybdän (Mo)

wenigser genutzt: Silicium (Si)

Julius Sachs

Hydroponische Kultur: Lösungen def. Zusammensetzung-> Pflanzen darein gestellt, weglassen von Nährstoffen -> auswirkungen auf das Wachstum beobachten

—> Welche Nährstoffe haben auswirkungen auf die Pflanze

Mengenbedarf > 100 µg g-1 Trockenbiomasse im Blatt (g pro L)

0,1 -1 g L-1 oder 0,1 -1 mM in hydropnischer KUltur

C / O / H/ N/ S /P /K/ Ca /Mg

COHNS Magarete Kocht Prima Cacao

C/ Co2

Zellwand, Org. Kohlenstoffbindungen

H /H20

org. KOhlenstoffverbindungen

H+ Gradienten

O/ O2/ H20

Org. Kohlenstoffverbindungen

Atmung

N/No3-/ NH4+

Proteine

Nucleinsäuren

Niratanionen

Aniomenkatione

S /So42- (Sulfationen)

Proteine, Kofaktoren (Fe-S) Eisenschwefelklaster

P / HPO4 2- (protolierten anionen)

Nucleinsäuren, ATP

K /K+ (Kaliumkationen)

Ladungsausgleich, Osmotikum, Protein-Kofaktor

Mg/ Mg2+/ Magnesium

protein Kofaktor, Chlorophyll, Zellwand (Pektin)

Ca, ca2+

Zellwand (Pektin), Protein Kofaktor, Signalkation

unter 1000 µg g-1 Trockenbiomasse im Blatt, µg bis mg L-1 oder 0.01 -20 µM in hydroponischer Kultur

Fe, Mn, B, Zn, Cu, Mo, Cl, Ni

Meien cumpels zechten im Club Bis Morgens, Nick Fehlte

Fe, Fe3+, Fe2+

Protein-Kofaktoren,Ctochrom, Häm, Fe-S, Fe

Mn, Mn2+

Protein-Kofaktor (MN-SOD (Superdisoxtase), Wasserspalt. komplex PSII)

B/ H3BO3 (Borat)

B(OH) , Zellwand-Querverbindungen Pektin)

ZN, Zn2+

Protein_kofaktor (Zinkfinger)

Cu/ Cu+/ Cu2+

protein kofaktor

(Ethylenrezeptor)

Gasbindend

Mo/MoO42-

Protein-Kofaktoren

(nur 4 Mo abhängige Proteine)

Cl/Cl-

Protein-kofaktor

Photosyntheseapparat

Ni, Ni2+

urease ?, unbekannt

Si/ Si (OH) 4

Zellwandaufbau, Stabilität, Poaceae, Equistum, Kieselalgen( Diatomeen)

über 100 mg kg -1 Trockengewicht-> 2-3 größenordungen über “normalen gehalt”

“Zeigerpflanzen” BSp. Steinkraut =Nickel

Verwechslung toxischer Ionenen mit chemischen ähnlichen Näfhstoffionen

Cd2+ und Zn2+

Stickstoff

• keine mineralische Formen ->ausschließlich Atmosphäre (78%)

• durch distickstoff (N2-) Fixierung in Ammoniak (NH3) überführt

• Enzym Nitrogenase entscheident dafür (kommt bei bestimmten Prokaryoten vor

• Rhizobium Symbiose Pflanzen (Leguminsoen)

• Haber-Bosch Verfahren: aus Luftstickstoff -> Ammoniak (Nh3) Herstellen zur Düngung, katalystoren ( Nickel-Metalle), Viel Energie

• 200-300 Mio. t N2 pro Jahr fixiert -> Atmospähre zugefügt

• Denitrifikation (No3- -> N2 reduziert, H2s/H2 oxidiert (Abwesenheit O2))

  -> Pflanzen akkumulieren Stickstoff der anderen Organismen als Nahrungs dient

. laufend bei gesteinsverwitterung freigesetzt

Phosphatspeicher (bindet auch Kationen) ->phytinsäuren/Phytat

(myo-Inosit hexakinphosphosphat), Eisen bindet ( Anti Nutriant Menschen)

• reichlich im Boden aufnahme mittels Fe2+, im Boden häufig in Fe3

• besonders in alkalischen Böden Fe3 (pH abhängig)

• chelate halten Fe3 in Lösung/ Gärtner Fe3_EDTA-Komplex

• Eisen früher verfügbar da kaum O2 vorhanden was -> deswegen brauchen Pflanzen viel Fe

eisenbindende Moleküle aus Pflanzen, Einzige Molekühlfamilie, ageleitet aus nicht Proteinogenen Amionsäuren Nicotianamin

wichtiger Eisenchelator für Intrazellulären und Langstreckentransport von Eisen

Wurzelsystem ( ähnlich “Darmzotteln), Wurzelhaare, ausstülpung einer Zelle -> Bodenlösung = Nähstoffaufnahme

1) Desportion der Ionen von Bodenkolloiden (Ionentauscherprinzip)

2)Diffusion in der Ionen in der Bodenlösung bi an die Wurzeloberfläche

3) Diffusion in den Apoplasten (Rhizodermis ist nicht von Cuticula bedeckt)

4) Aufnahme in den Smyplasten (Im Bereich der Wurzelhaare, aber auch im inneren der Wurzel)

Gesamtheit des extrazellulären Raumes, der für Wasser und darin gelöste Stoffe durch Diffusion frei zugänglich ist (5-20 % Wurzel)

-> nicht dazu gehören luftgefüllte Interzellularen

Gesamtheit des Ctoplasmatischen Raumes eines Zellverbandes, dessen Zellen durch Plasmodesmata miteinander verbunden sind

• kleine Kanal durch Endoplasmatische Retikulum (ER) -> zellen verbindet

• passierbar für kleine organische Molekühle 600 Da -> kleine Selektivitästbarriere für anorganische Ionen

Undruchlässige Barriere für Ionen, Wasser, Gase -> selektivität und Kontrolle der Nähstoffe

• lignin (copolymer aus verschiedenen Phenylpropanen)

—> Schutz vor wirkührlichen eindigen von Molekülen

im echten mehr Membranproteinemolekühle im inneren, Kanal transport möglich

Transport von Protonen durch die Plasmamembran mittels H+-ATPasen

Konsequenzen:

1) H+ konzentrationsgradient (delta pH) ein chemisches Potenzial -> treibende Kraft für Energieaufwändige Transportprozesse (H+ Symport/ Antiport)

2) Verschiebung von Ladungen H+ Erzeugt ein elektrochemisches Potenzial, d.h. Membranpotential delta EM (außern +/ INnen-) -> -120 bis -180 mV -> Membranpotenzial wird als treibende Kraft für den Transport anderer Ionen genutzt: kationen (+) hinein/ Anionen (-) hinaus

Nernst Gleichung:

H+- ATPAse

Bsp. Symport

unverzichtbare Stützfunktuon durch druck den das Wasser auf die Wände ausübt “Hüpfburg” (Bäume nicht -> verholzung)

• Wasserpotenzial kleine als Null in der Zelle -> wasser wird in die Zelle Eingesogen -> Tugordruck

• Wasserpotenzial = Druckpotenzial + osmot. Potenzial+ Gravtationspotenzial

• wasserpotenzial = = ( völlige Tugorsenzenz) aufrecht stehen (p=II)

• Wassertransport passiv durch Membran diffudiert

entstehende hydrostatische Binnendruck

Ionenanreicherung in der Zelle (Hauptosmotikum K+(Kaliumkation)) -> hohe Konzenztration an osmotsichen aktiven Teilchen in Zelle

Wassertransport symplastisch/ Apoplastisch möglich

nur durch casparischen streifen möglich (passiv)

Ionen immer mehr gelöst in Blättern als in Wurzel -> Wasser steigt dadruch hoch in die Blätter

Osmotischepotenzial an Umgebung angepasst:

Wasserpflanzen (0/ -1)/ Nadelbäume (-2/ -6) -> je negativer = mehr gelöste stoffe

Diffusion (kleine Dimensionen*)

Massenströmung (große Strecken)

FÜr den Ferntransport von Stoffen größer einer Zelle

Orte: Xylem/ Phloem

1) Wurzldruck

2) Osmotischer Hub +innere Zirkulation/ Matrixpotenzial

3) transpirationssog

ist das Gewebe, das Wasser und Mineralien von den Wurzeln zu den Blättern transportiert @

derjenige Teil eines Leitbündels bei Gefäßpflanzen, der die Siebelemente, das heißt die assimilat­leitenden Zellen, und die sie begleitenden Parenchym- und Festigungszellen umfasst. Bei Bäumen wird das aktive Phloem häufig als Bast bezeichnet @

druch den aktiven transport von Ionen in das apoplastische Xylem -> die führt zum osmotischen EInstrom von Wasser in Xylem

0.5-0.6 MPa

-> bei Krautigen Pflanzen ausreichend als alleiniger Transportmeschanismus

-> wenn keine Transpiration stattfinden kann ( Nachst, Stomata geschlossen)

Funktion: Transport von anorganischen Nährstoffen mit dem Wasser aus der Wurzel in den Spross (Blutungssaft)

-> Endodermis mit dem Caspary´schen streifen ermöglicht den Aufbau eines Wurzeldurcks (massive Zellwandverstärkung)

abhäni

Abscheidung flüssigen Wassers durch Wasserspaltung (Hydathoden) an den Enden der Leitungsbahnen

1. Diffusionsbarriere für gelöste Stoffe ( auch Wasser/ Gase) in das Xylem auf durchgehend rein apoplastischem Weg

2. Abdichtung des Zentralzylinders, sodass auch bei einem Überdruck die Lösung nicht nach außen strömt, sondern ein Wurzeldruck aufrecht erhlaten werden kann

3. Unterbinden des unkontrollierten Einsaugens von Bodenlösung in die Wurzel bei starker Transpiration

Wurzel druck alleine unzureichend für den Ferntransport in hohen Bäumen , Dazu Wären Druckkräfte /Hubkräfte von mehreren MPA erforderlich

-> Kräfte dieses Größenordung stellt das osmotische potenzial der Blätter zur Verfügung: Osmotischer Hub

Differenz osmotischer potenzial Blatt und Wurzel

“wasserfaden” im Xylem durch die kontinuität der wässrigen Lösung in einer Pflnaze und die hohe Kohäsionskräfte der Wassermolekühle untereinander

-> reißt dieser Gasblasen entstehen ->Schlecht für die Pflanze

unabhänigig von der Transpiration -> beruht hier Ionenn unterschied Blätter und Wurzel

-> Transport anorganischer Nährstoffe und Wasser aus der Wurzel in den Spross (massenströmung)

• bei laufender Transpiration herrschen im Xylem von den Blattspitzen bis in dei Wurzelspitzen hinein stark negative hydrostatische Drücke

• dies generiert einen “Sog” (negativer hydrostatischer Druck) für Wasser der Bodenlösung durch die pflanzen (erst wurzel dann Blätter

• Transpiration ist nicht erforderlich , um die Pflanze mit Wasser /Mineralien zu verorgen _> sondern es ist ein physikalisches nicht zu vermeidendes Übel

  -> Transport von Anorganischen Nährstoffen und Wasser aus der Wurzel in den Spross ( Massenströmung)

• mit Abstand die Größte im Xylem auftertende Kraft

  
  

Source to Sink Transport

“Source” Quelle/ Ort der Photosynthese: Ort der Beladung mit Zucker -> hohe Zuckerkonznetrationen -> hoher osmotischer Druck/ hydrostatischer Druck -> nachstrom Wasser

—>

“Sink” Senke/ Ort des Verbrauchs von Assimilation: Ort der Entladung -> niedriger zucker konzentration -> niedrgier osmotischer Druck/ hydrostatischer druck -> Ausstrom Wasser

so stark das der Durchmesser des Baumstammes tageabhänigig schwankt

Kohäsion der Wassermoleküle im Xylem Adhäsion an polare Wandmoleküle

• bewahren den vom Blatt bis in die Wurzel durchgehenden Wasserfaden vor dem Abreißen

• zur Überwindung der Kohäsionskräfte min -30 Mpa notwenidg -> reißen Wasserfaden

• Xylem max -16/-17 Mpa-> nicht kritisch

• Bei verletzung Gefahr von Luftembolien die sich im Xylem schlagartig ausbreiten können -> entgegen wirken sogenannte “Tüpfel”

1) transportweg kann druch Tüpfel hindruch Embolien umgehen/Umleiten

2) Tüpfel schließen sich bei der Embolien und verhindern so ihre Ausbreitung

1. Cuticula: Schutzschicht auf der Blattoberfläche

   • Cutin: veresterte polyhydroxylfettsäuren und Hydroxyalkane

   • suberin: enthält zusätzlich phenolische Komponten (Kork= Wasser/ gasdicht)

   • Wachse: Monoester aus langkettigen Fettsäuren und langkettigen Alkoholen

2. Regulation der Öffung der Stomata

   • CO2 Bedraf für Photosynthese (pro Co2/Verlust von 150-200 H2O)

   • verschließen bei Wasserknappheit und immer wenn die Photsynthese zurück genommen werden kann/ muss (Dunkel)

   • ->ungünstuge randeffekte führen dazu das bei max. öffung nur 1-2 % Blattoberfläche frei sind aber 70 % offene Wasserflächen

das auslösende Singal ist die Abscisinsäure (ABA) die in Pflnazen allgemein die Akklimatisation an Wassermangel vermittelt (Trockenheit/ Salzstresse)

aufgrund ihrer Sessilen (Ortsgebunden) Lebensweise besitzen Pflanzen allgemein ganz besonders vielfältige und effektive Überlebenstrategien

-> alle Klimazonen von Pflanzen bestzt -> Anpassung notwendig

Pflanzen Primärproduktion = tragen die Ökosyteme

• photosynthetisch aktives Licht (Intensität, Richtung etc)

• photomorphgentische aktives Licht( Tageslänge)

• Schwerkraft

• CO2

• Wind als mechanische Kraft

• Temperatur

• Luftfeuchtigkeit

• Wassersättigung

• osmotische Bedinungen

• Nährstoffangebot

• Bodenqualität

• Flüchtige botenstoffe

• Pathogene Mikroorganismen

• Herbivoren

• Bodenfauna

• symbiotische Mikroorganismen

• temperatur (HItze, Frost, Kälte)

• Strahlung (Defizienz, Überschuss , UV)

• Wasser (Bodentrockenheit, Lufttrockenheit, Überflutung)

• Gase ( Co2 mangel, O2 mangel, Ozon)

• MIneralien (Defizienz, Überschuss, Salz, Schwermetalle, Acidität, alkalität)

• Mechanische Belastung ( Wind , Schnee, Eisdecke)

_> Kombination mögliche oder zwie sachen führen zum sleben Ergebniss (salzstress und Frost -> wassermangel)

Bei PFlanzen zum Ernteverlust durch Umweltstress

Optimales wachstum und Entwicklung mit Blütenbildung und Fruchtbildung

Variationsbereich eines Umweltfaktors innerhalb dessen Organismen durch Abwehrmaßnahmen Schäden Minimieren können

_> akklimatisierung -> verlangsamtes Wachstum

Belastung jenseits der physiologischen Grenzen -> Wachstumsstop, Zelltod

schattenblätter unterscheiden sich von Sonnenblätter (Akklimatisation)

• größere Antennen, d.h. höheres Verhältnis pigment: Reaktionszentrum

• mehr Chlorophyll b, um die Grünlücke effektiv zu verkleinern

• höherer PsII Anteil: zur vermeindung einer möglichen überanregung von PSI durch den höheren Dunkelrot Anteil im Schatten

  -> schattenblatt größere Durchschnitt

Reversible (akklimative) und irreversible (modifikative) veränderungen im Rahmen der genetischen bestimmten phänotypischen plastizität -> nicht genetisch

Anpassung an Bodentrockenheit und Luft -> Photosynthese anpassung

CAM (Crassulacean Acid Metabolism) ist oft assoziiert mit anatomischen Anpassungen, die Wasserverlust minimieren sollen

• niedriges Verhältnis Oberfläche : Volumen (sukkulenz)

• dicke Cuticula

• wenig cuticuläre Transpiration

evolutionäre Anpassung / Adaptation

Folge der entstehung genetisch bestimmter Eigenschaften durch Prozesse der Evolution (v.a. natürlche Selektion günstiger Allele und Allelkombinationen) -> vererbbar

Folge Extreme Starke selektion (Bsp. Beweidung)

Divergenz bezüglich eines in jeder Art konstitutiv ausgeprägten Merkmals korreliert mit einem Umweltgradienten

ist wichitg für die Anpassung eines Individuums (Genotyps) an seine Lebensbedinungen (Akklimatisation)

Entscheidend für die Evolutionäre Anpassung (Adaption) einer population oder Spezies an sich verändernde Bedingungen ist jedoch die genetische Diversität

periodisches, kleinräumiges Ausweichen, Spez. Morphologie oder Pflanzenrhythmik (Sasional, Geophyten etc)

Wiederstandsfähigkeit, gegen die im Gewebe Wahrgenommen Belastung mit unterschiedlichen Mechanismen

vermeidung der Wirkung, Gefriervermeidung, vermeidung Eisbildung, Tugorverlust

Ertragen der Wirkung, zelle überlebt interzelluläre Eisbildung/ Entwässerung

Escape, nur ein teil der pflanze überwintert knollen, Rhizome, Samen, Abwurf blätter

Avoidance, kakteen (wasser knappheit), Haarbildung, Anthocyansynthese Epidermis (strahlungsschutz), Haarbildung -> verringerte Lichtapsorption

-> Giftige Böden, Anreicherung durch Pflanzen und in der Nahrungskette

->Phythormediation/ sicherer Nahrungsmittel

Def.

1. Besonders feste Bindung an Biomoleküle in definierten Geometrien

2. Fähigkeit zu Redoxübergängen unter biologischen Bedinungen Fe2 <-> Fe3 / Cu1 <-> Cu2

3. starke polarisierung von Liganden

-> kein leben ohne Schwermetallen/ Gefahren

niedrig: Limitation Defizienz

optimal: suffizienz

hoch: toxizität

-> Wenn alle Metalle in gleicher Konzentration der konzentration an verfügbaren Bindungsstellen vorhanden sind, dann enthält der überwiegende Anteil der Bindungstellen (Kupfer)

1. Veränderung esszieller metallkationen von ihrer Bindungsstelle

2. Inaktivierung von Biomolekülen durch Bindung z.B. Thiol_Gruppen, Amino-Gruppen, Carboxyl-Gruppen

3. katalyse unkontrollierter Redox Rekationen

30 fach zink toleranz

10 fach Cd toleranz

->mehr in Blättern /spross gespeichert

-> Zn/ Cd Hypertoleranz / Zn Hyperakkumulator

• Export aus der Zelle

• Bindung durch spezifische Moleküle in der Zelle (Chelatoren)

• kompartimentierung innerhalb der Zelle (Transport in der Vakuole)

• schwermetall- resistente Isoformen von Proteinen ( nicht so leicht von Schwermetallen beeinflussen lassen)

1. Phytochelatine

2. Nicotianamin

kurze peptide, (y-Glu-Cys)n - Gly(n=2-9)

aktivierung der PCsynthese (Phytochelatin) durch behandlung mit Cd, Cu, Quecksilber, Arsen, Zink

Basale Metaltoleranz (Cd, As, Zn) nicht vbei hypertoleranz beteiligt

freie elektronenpaare (6)

Eisen

Nicotianamin synthase :

3-S- Adenosyl- Methionin -> Nictianamin + 3-S_ Methyl Thioadenosin

Zelluläreebene:

1. Zellteilung

2. Differenzierung

Ebene des Organismus -> pflnazen modular aufgebaut

1. Unbegrenztes Wachsum: Pflanzen hören nicht auf zu wachsen -> wachstum ist ein Ersatz für die Bewegung in neue Habitate

2. Plastizitär: pflanzliche Entwicklung ist stark durch umweltsignale gesteuert

3. Totipotenz : Fähigkeit zur Dedifferenzierung

4. Neue organe werden währende der gesamten Entwicklung gebildet, Alle Organe können ersetzt werden (Modularer aufbau)

   -> behalten aktive stammzellen

—> unterschiede tierische Entwicklung, liegt an Lebenswiese und evoulutionäre Geschichte

1. Ebryogenese (nach befruchtung) ->Umwelt unabhängig / gentisch abhängig

2. vegetative Entwicklung (keimung), juvenile Phase, adulte phase -> Umwelt abhängig

3. Reproduktive Phase (Blüte Bildung) -> dazwischen

Information über aktuell/ nahe Zukunft Bedingungen wahrnehmen

1. Licht-> Anzeige von vegetationslückee, Bodentiefe

2. Temperaturwechsel -> Anzeige von vegetationslückee, Bodentiefe

3. Regenereignis ->Wasser verfügbarkeit

4. Rauch -> Fehlen von Konkurrenz, Feuer

5. Nitrat -> Anzeigen von vegetationslücken, Nährstoffverfügbarkeit

6. Jahreszeit -> Detektion der richtigen Sasion

1. Phase der Wasseraufnahme -> wiederherstellung der Proteinbiosynthese, DNA Reperatur

2. Phase der Wasseraufnahme-> Mobilisierung der Reservestoffe, Wachstum des Keimlings

-> Verfügbarkeit Wasser/Sauerstoff

Photomorphogenese

-> Entwicklungsstreuerung durch Licht

1. verkürztes und breiteres Hypokotyl

2. Keimblätter entfaltet

3. Stärkeres Wurzelwachstum

4.Chloroplasten differenzierung

1. verstärktes Wachstum des Hypokotuls dadurch dünner

2. Keimblätter nicht entfaltet (eingerollt bzw Plumulahaken)

3. Geringere Wurzelentwicklung

4. keine Chloroplastendifferenzierung

—> Remodellierung der Allokation von Ressourcen in Abhängigkeit von Licht

Licht wahrnehmen können

erfordert Photorezeptoren Signaltransduktion differentielle Genaktivität

Phytochrome (rot)

Cryptochrome (violett)

Phototropi (blau)

Keimung helles Rot -> aktiviert

dunkeles Rot ->inaktivieren

Keimung: manchmal durch roteslicht gesteuert

Photomorphogenese: rot/blaulicht gesteuert

Schwachlicht: Chloroplasten an den Rand-> viel fläche “Licht aufnehmen”

Starklicht: drehen -> wenig fläche “Schutz” ->Aktinvermittlung

• einige Lichtantworten sind Zellautonom (innerhalb 1 Zelle), (Chloroplasten bewegung, Stomataöffnung)

• andere Lichtantworten erfordern Zell-Zell_Kommunkation

• die nicht-zellautonome Koleoptilenkrümmung erfordert einen beweglichen signalstoff (Auxn- Phytohormon)

kleine Signalmoleküle, die in niedrigen konzentrationen ( unter 1 µM) chrakteristische physiologische Reaktionen auslösen. Bildungs und Wirkungsort sind meist verschieden, liegen jedoch oft nah beieinander.

-> Transport und gerichtete Verteilung sind erforderlich

• steuern zumeist Prozesse der Entwicklung und Differenzierung, wohingegen sie anders als tierische Hormone eher selten den Stoffwechsel beeinflussen

• anders als tierische Hormone zeigen phytohormone nur geringe Organ- /Gewebespezifität oft sind die Wirkungsspektren sehr breit und Komplex

• die Empfindlichkeit von zellen, Geweben und Organen für Phytohormone kann sehr unterschiedlich sein

• wirken häufig miteinander oder gegeneinander (Synergismen/ Antagonismen) sie sind fast immer Bestandteile von Netzwerken

Cytokinine

Auxine

Gebberelline

Brassionosteroide

Ethylen

Abscisinsäure

-- Jasmonsäure

• spielen bei vielen Wachstumsprozesse eine Rolle

• Fördern streckenwachstum oder hemmen in höheren Konzentration

• wurzel bei geringeren Konzentartion gehemmt als Sproß

• Herbizide-> Getreideanbau

• krümmt sich zum Licht(blaulicht)

• äbhängig von der licht Wahrnehmnung in der Wurzelspitze

• licht abgewandteseite Diffusion von Stoffen zum auslösen der Krümmung

• unabhängig von intakten zellen

• Gradient des stoffes wichtig für krümmung

->stärke der Krümmungsantwort ist proportional zur auxin-Menge: quantitativer Bioassay

-> konzentration licht abgewante Seiten

Aromatischteil +saure Seitenkette

• Förderung der Cambiumaktivität

• stiumulation des Streckenwachstums

• Förderung der Samen-Frucht-Entwicklung

• Förderung Seitenwurzelanlage

• Hemmung Blatt Blüten fruchtfalls

• Induktion der regeneration in Zellkulturen

• Apikaldominanz

• Phototropismus

• Gravitropismus

->natürliches vorkommen/synthetische verbindungen

klassische Indol-3- Essigsäure (IAA)

• erfolgt vornehmlich in jungen teilungs aktiven Geweben vorallem des Sprosses

• regulation des Transports von Auxin ist entscheidend für die wirkung

• polarer Auxin Transport von zelle zu zelle erfolgt basipetal ->spitze zur Basis

• Auxin weniger in der wurzel als im Sproß

Pin proteine unterschiedlich lokalisiert -> verantwortlich für den polaren Auxin Transport und für die Rückführung passiv diffunfiernden Auxins

• 100-1000 Faktor strecken

• längen wachstum erfolgt hauptsächlich Senkrecht zur orientierung der Cellulosefibrillen

• Erweichung der zellenwand matrix und Synthese und Einbau von neuen Fibrillen erfolgt gleichzeitig, sodass die Zellwand ihre Dicke behält

• lockern der Verbindungen zw. Cellulose und Matrix, sodass sich die Fibrillen in der Matrix bewegen können

• temporäre Lösung der Verbinddung von Matrix Molekülen und Fibrillen

• hydrolyse von Matrixmolekülen

• Auxin stiumuliert die Ansäuerung des Apoplasten

• Dies führt zu einer Auflösung von Bindungen über die Aktivierung von pH abhängigen Enzymen wie Expansinen

• veränderte zellwand erlaubt Zellwandstreckung

• Diese Abläufe verursachen die “Lag” Phase der Auxin Wirkung

-> Nasäuerung des Apoplasten bedeutet auch: Hyperpolarisation der membran, Einstrom von K+Ionene, Erhöhung des Tugors

• bewirkt durch Beeeinflussung des intrazellulären “Cycling”

  • laterale Lokalisierung von PIN Proteineen (PIN3)

  • destabilisierung von basal lokalisierten Pin proteinen

st eine Pflanzenbewegung, die durch Lichtreize ausgelöst wird. Die Pflanzen wachsen in Richtung des Lichtes, um mehr Licht zu erhalten @

• akkumuliert auf der luchtabgewandnten Seite des Hypokotyls und bewirkt dort eine Zellstreckung

• durch Ansäuerung des Apoplasten (Säurewachstumshypothese) gefolgt von der Lockerung der Zellwand und Tugorgetriebender Zellstreckung

• Auxin vermittelte änderung der Genexperssion

• Angesprochene Auxin vermittelte Wachstums antworten gehen auf asymmetrische zellstreckung zurück Resultat asymmetrischer Auxin Verteilung gefolgt von Stimulation von Protonenpumpen und veränderter geneantivität

Statolithen sind ander Perzeption beteiligte Amyloplasten

• sie befinden sich in Statocyten Wurzel -> teil der Columella

• Statolithen sedimentieren wegen ihrer größeren Dichte und diese Veränderung könnte als mechanischer Reiz dienen

in der Wurzel hemmt Auxin Gravitropische Antwort erfordert Signal schltung, da Wahrnehmung und Antwort räumlich getrennt voneinander erfolgt (nicht Zell autonom).

Auxin wird lateral verteilt. Die höheren Konzentrationen an der Unterseite kommen dort das Wachstumstärker die wurzel krünmmt Sich nach unten

• Molekulare Aktvierung der gibberellin Antwort verläuft ähnlich des Auxins über die Proteolyse von Inhibitoren

Wirkung

• Förderung der Internodiensreckung (zellteilung und zellstreckung)

• Förderung von Samenentwicklug und Samenkeimung

• Beteiligung an der Blüteinduktion

• Förderung der Fruchtentwicklung

• Förderung der Zellteilung (Cytokinese), Aktivierung des zellzyklus

• verzögerung der Seneszenz

• Förderung von Seitenknospen

Anderes:

• Hauptbildungsort ist das Meristem der Wurzelspitze

• Transport erfolgt mit dem Xylemstrom kein polarer Transport in Gewebe

• Weitere Orte der Cytokinin Bildung sind andere Orte der Zellteilung wie knospen, junge Blätter und sich entwickelnde Samen

• Auxin der Apikalknospe Unterdrückt die Cytokinisynthese in den Achselknospen -> Antagonismus

• viele gewebe Enthalten Cytokinin-oxidase, die einen raschen Abbau von Cytokinien katalysiert (Seitenkette entfernt)

“Stress”-phytohormon

Beeinflusung des Keimlingwachstums

“umwachsen” mechansicher Hindernisse

Förderung der Blattseneszenz (lokaler programmierter Zelltod)

Förderung der Fruchtreifung