Fauth

Brassinosteroide, Gibberelline aus Isoprenoidstoffwechsel

Auxin aus TRP-Stoffwechsel

Jasmonsäure aus Linolensäure

Abscisinsäure aus Carrotinoiden

Cytokinin aus Adenosindiphosphat

Ethylen aus Aminosäuresynthese

Niedermolekulare Signalstoffe

in niedrigen Konzentrationen wirksam

Werden von Bildungs- zu Wirkort transportiert

Cytokinin: Phosphorrelais -> Schaltung mit Phosphaten -> Rezeptor und Responsregulator

Auxin: Komplex aus Rezeptor und Aktivator

Isoprenoidstoffwechsel: Brassinosteroide, Gibbereline

Aminosäuren: Ethylen, Auxin

De novo: Neusynthese

Abscisinsäure, Gibbereline

Schnellere Synthese

Weniger Energie zur Herstellung

Können meist kaum oder gar nicht abgebaut werden.

1. Cytokinin

2. Cytokinin

3. Auxin

4. Auxin, Gibberellin

5. Ascisinsäure

6. Auxin, Cytokinin

7. Ascisinsäure

Cytokinin: Seneszenz Verhinderung

Auxin: Zellstreckung und Phototrophismus

Gibbereline: Blühinduktion, Samenkeimung

Ascisinsäure: Samenruhe

Es verlässt die Pflanze als Gas

Ethylen, Aminosäurestoffwechselweg aus Methionin, Gegenspieler ist Cytokinin

Synthese, Inaktivierung/ Speicherung, Abbau, Abgabe, Eigenregulation

Cytokinin

Samenkeimung: Gibberellin und Auxin

Samenruhe: Abscisinsäure und Jasmonsäure

Genexpression (Proteinsynthese)

Genabbau (Abbau extrazellulärer Botenstoffe)

Gezielter Abbau von Proteinen, die mit Ubiquitin mafkiert sind, Substratspezifität und Selektivität, entfernt Repressor AXR und löst Transkription aus

Im Phloem, von Zelle zu Zelle

Im Xylem, Diffusion als Nucleosid (Abspaltung Ribosom im Zielgewebe)

·       Auxin

·       Cytokinin

·       Buschiges Wachstum

·       Kein Auxin mehr → Cytokinin löst Blüte aus

·       Wurzel: Cytokinin

·       Sprossspitze: Auxin

·       Konzentrationsgradienten

·       Am Syntheseort hohe Konzentration, „wenig“ Wirkung

·       Zielort geringe Konzentration, „starke“ Wirkung/Reaktion

·       Kormusbildung

·       Mit Auxin Bildung der Seitenwurzeln

Samenruhe

·       Statolithen in Wurzelhaube

·       Ca2+-Kanäle

·       (Einzelliges Rhizoid der Wurzelhaube Amyloplasten in Kollumella)

·       Zellhaufen

·       Pflanzliches Wund- und Narbengewebe

·       Entsteht an Wundrändern von Pflanzen, durch vermehrte Teilung oder auf Cytokinin Nährboden

·       Linolensäure = Oxylipine (oxidierte Fettsäuren)

·       Membranbestanteil

·       Teil von Phospholipiden

·       Phototropismus: Wachstum zum Licht, durch Umlagerung des Auxinstroms in Richtung Lichtquelle

·       Gravitropismus: Wachstum in Reaktion auf Schwerkraft, durch Umlagerung von Statolithen und Blockade von Ca2+-Kanälen, Verhindert Verschmelzung der Vesikel, hemmt Wachstum auf der Seite der Stärkekörner

·       Auxin

·       PIN-Transporter = Membranprotein, das Auxinstrom leitet

·       Expansine sorgen für Lockerung der Zellwand (Zellulose und Hemizellulose) und damit zur Streckung

·       Auf der reizabgewandten Seite (Schattenseite)

·       PIN-Kanäle

·       Auf der reizzugewandten Seite werden die Ca2+-Kanäle durch Statolithen verschlossen, das Wachstum wird gehemmt

Cytokinin

Cytokinin

Ethylen

Auxin -> regt die Ethylenbildung an

Auxin

·       Auxin Bildung im Spross, daher höhere Toleranz

·       Wurzel hat höhere Empfindlichkeit und Hemmung tritt bei geringer Menge auf

·       Ausschüttung von Ethylen

Stomaschluss – Verringerte Phytosynthese

Ja, Synthetisierung setzt erst nach 4 Tagen ein

Spaltet, unter Verbrauch von Wasser, Stärke in Maltose und Isomaltose

Aleuronschicht

Gibberelline

Scutellum

 (1) Auskeimung und Bildung von Wurzeln

(2) Keine Wurzelbildung (Auxin fehlt), (Streckungswachstum vom Spross)

·       Kurze Abfolge von Aminosäuren (AS), gehen aus Vorläuferproteinen hervor

·       Systemin: ausgelöst von Jasmonsäure

·       CLE 25: Bei Trockenstress; A2, A5 werden aus der Wurzel in die Blätter transportiert und lösen dort die Synthese von ABA aus

·       Botenstoffe, die an Zielstruktur biochemische Reaktionen auslösen

·       Gewebshormone, die auf benachbarte Zellen wirken

·       ROS

·       cGMP

·       cADPR

·       Ca2+

·       Streckungswachstum: Vergrößerung des Zellvolumens, Einlagerung von vor allem Wasser (Vakuolenbildung), gleichzeitig Einlagerung von Cellulose für Zellwandausprägung

·       Zellteilung: erfolgt durch schnell wiederholte Zellteilungen. Führt zur Zellvermehrung

·       Differenzierung: Übernahme einer spezifischen Aufgabe/Funktion z. B. als Epidermiszelle, Leitungszelle, Festigungszelle, auch die endgültige Form sowie ihren speziellen Bau und sie ordnen sich in spezifischer Weise zu Geweben an

·       Spitzenwachstum: - Spitzenzone (z.B. Pollenschlauch)/ apikale Wachstumszone der Wurzel - Einseitige Wanddehnung - Nur Teil der Zelle wächst

·       Streckungswachstum:  - Streckungszone der Wurzel oder des Sprosses (z.B. Bambus) - gleichmäßiges Wachstum - Wanddehnung über Zelloberfläche gleichmäßig verteilt - Auflockerung von Hemi-/Cellulosen

·       Wasser und Salzeinlagerungen in der Zelle, durch AUX und GA

·       Gewebetyp bei Pflanzen, welcher aus undifferenzierten Zellenbesteht und am Wachstum, durch Zellteilung beteiligt sein kann

·       Inäquale Teilung

·       Isodiametrische Zellen

·       Wachstum

·       Auffüllfunktion

Spross und Wurzel

·       SAM: - Sprossspitze - Korpusschicht, Tunicaschicht - Zentrale Zone und periphere Zone

·       RAM: - Wurzelspitze - Ruhezentrum (darüber und darunter Initialzellen) - Zentralzylinder, Perkambrium, Endodermis, Cortex, Protodermis

·       Periphere und zentrale Zone

·       Korpusschicht: Teilung in alle Richtungen - L3 (Mark &Prokambrium)

·       Tunicaschicht: senkrechte Teilung zur Oberfläche - L1 (Epidermis) - L2 (Rindenparenchym)

• Phloem-Gefäß: L3 Schicht (Prokambrium)

• Schließzellen: L1 (Epidermis)

·       WUS: - Genexpression von CLV3 - fördert Erhalt des Meristems und Zellteilung

·       CLV3: - Hemmung Genexpression WUS - begrenzt das Meristem

·       CLV1/2: - Rezeptoren - dient Bildung von CLV3

Auxin

Source to sink

·       Sprossapikalsystem (SAM)

Auxin

L1 Festlegung

L2 Ausbildung

Corpus Ausbildung

·       Transkriptionsfaktoren

·       Erst Bindung an WD, dann an DANN

·       Bestimmen Genexpression von GL2 und CPC

·       Gerüstprotein

·       Bindung von Transkriptionsfaktoren (GL3, W, GL1) → Komplexbildung

·       Fotoperiode

·       Kältereiz

·       Alter

·       (GA-Zugabe)

im Blatt

kein Licht

Im Blatt

SAM

Transport übers Phloem

·       KTP: Blühindikation bei Unterschreitung kritischer Tageslänge (bzw. Überschreitung kritischer Nachtlänge)

·       LTP: Blühindikation bei Überschreitung einer kritischen Tageslänge (bzw. Unterschreitung kritischer Nachtlänge)

Phytochrom

·       Induktion der Blütenbildung durch Einwirkung bestimmter Temperaturen

·       Kälteperiode hemmt FLC

·       Förderung der Blühinduktion

·       Schnellere Blütenbildung

·       Auf DNA-Ebene

·       Dimethylierung verschließt das Chromatin

·       Keine Genexpression durch RNA-Polymerase II möglich

Verschiedene Gene (A,B,C) sind für die Ausbildung verschiedener Blühorgane verantwortlich uns müssen teilweise gleichzeitig zusammen wirken, damit alle Organe ausgebildet werden können.

·       Staubblätter: Kombination Gen B und C

·       Kelch: Gen A

·       Funktion von WUS wird durch Gene terminiert

·       Hemmung/ Aufbrauchen des Meristems

·       Protein, das bei der Transkription der DANN beteiligt ist (direkt oder indirekt)

Protein

·       Förderung/Hemmung der Transkription der DNA (Regulation)

·       Zucker als Energie: Arabinogalactanproteine

·       Steuerung durch Zuckerkonzentration

·       Für Befruchtung der Eizelle

·       Für Bildung des triploiden Endosperms (Energiequelle für späteren Embryo)

·       Die produzierte Zygote wird von den eigenen Spermazellen befruchtet

·       Vorteil: Reproduktion trotz fehlender Bestäuber/ unattraktiver Blüte

·       Nachteil: Keine Durchmischung der Genome

·       Räumliche Trennung von Staubblättern, Fruchtknoten: Eingeschlechtliche Blüte

·       Zeitliche Trennung der Reife (Vorweiblichkeit,-männlichkeit)

·       (Selbstinkompatibilität auf molekularer Ebene) = nicht morphologisch

1) Monogametophyt; weiblicher Sporophyt (Fruchtknoten)

2) weiblicher Sporophyt (Fruchtknoten), männlicher Sporophyt (Staubblatt)

·       Endosperm wird erst nach Befruchtung gebildet (Befruchtungssignal)

·       Es stehen mehr Gene zur Verfügung

·       Nein (der Mikrogametophyt)

·       Zweizellstadium

·       Oktandenstadium

·       Kugelstadium

·       SAM

·       RAM

·       Kotyledonen Anlage (Keimblätter)

1)Etiolement (viel Streckungswachstum, wenig Teilungswachstum)

2) Endosperm

Regulieren die Meristemerhaltung

Finden sich nur um Sprossapikalmeristem

1) Herzstadium 250 Zellen

2) Zweizellstadium

3) Kugelstadium 100 Zellen

·       Dient als Nachweis für die Expression anderer Gene

·       Lokation an welchem Ort das Gen zu finden ist

·       Lokation von Auxin in der Blütenentwicklung

·       Kakteen: Dornen (Verlust von Blättern) → gegen Verbiss von Tieren

·       Schutz vor Nährstoffmangel → Symbiose mit Pilzen

·       UV-Strahlen- und Fraßschutz → Behaarung auf den Blättern

·       Samenbildung → Trockenstress, Frostschutz

·       Durch Erweiterung des Toleranzbereichs/ Optimalbereichs

·       Höhere Toleranz genenüber Stressorenen durch Konditionierung und Akklimatisierung

·       Anpassung eines Optimums innerhalb einer genetischen Vorgabe für sich verändernde Umweltfaktoren

·       Hitzestress: - denaturierte Proteine - Zellhomöostase gestört

·       Wassermangel - Bildung Dehydrinen (LEA) - Verlust des Tugors und des Wasserpotentials

·       Salzstress

- Störung des Salzhaushalts (zu viel Na+)

- Absenkung des osmotischen Potentials (Einlagerung von OPS und Induktion von Aquaporinen

·       Denaturierung von Proteinen durch Fehlfaltung

·       Chaperonen

·       Hitzestressproteinen (HSP) - HSP 20 - HSP 60/ HSP10 - HSP 70/ HSP40 - HSP 90 - HSP 100

Oxidativer Stress

·       Renaturierung von partiell denaturierten Proteinen

·       Abbau/ Lagerung von denaturierten Proteinen

·       Induzierte Toleranz: Durch Veränderung der Zellbestandteile kommt es zu einer Toleranz des Kältestresses. Bildung von AFP verhindert das Wachstum von Eiskristallen

·       Konditionierung: „Dauerhafte“ Anpassung der Zelle (für Tage, Wochen, selten für immer). Import von osmotisch aktiven Teilchen führt zur Gefrierpunktserniedrigung

·       Erhöhung des osmotischen Potentials → Salzstress

·       Hypersensive Reaktion → Verhinderung/ Erschweren der Pathogenausbreitung → Pathogene

·       Symbiosen mit Mykorrhiza → Verbesserte Aufnahme von Wasser und Nährstoffen→ Wassermangelstress

·       Hohe Temperatur → Hitzestress → Wassermangelstress

·       Gefrorenes Wasser → Kältestress → Wassermangelstress

·       Samen (ABA führt zu kontrolliertem Wassermangel)

·       Verlust der Hydrathülle

·       Bildung von LEA

·       Na+ würde um sich eine Hydrathülle mit dem mangelnden Wasser bilden

·       Die Schutzhülle um die Proteine würden gestört werden und Proteine denaturieren

·       Na+ wird versucht in Vakuole zu binden und Zelle Proteine/Membranen zu schützen

·       Absenken des osmotischen Potentials

• Bildung von Eiskristallen innerhalb der Zelle, die die Zellwände und die Membran beschädigen können

·       Metzler Reaktion

·       Photorespiration

·       Aerenchymbildung in Wurzel und Spross (Verändertes Schwammparenchym)

·       Luftwurzeln

·       Streckungswachstum

·       Ethylenbildung

·       Korkwarzen, Lenticellen Bildung

·       Von Zellatmung auf Gärung

·       Verdrängung von Ionen aus Proteinbindungsstellen

·       Konkurrieren um Aufnahme (Cd2+ gegen Fe2+, Zn2+)

·       Ethylensynthese

·       ABA-Synthese

·       (Stomataschluss und Seneszenz (Blattabwurf))

·       Nastie: Richtung der Bewegung ist festgelegt und unabhängig von der Reizrichtung - Bsp.: Mimose, Venus-Fliegenfalle

·       Tropismus: sind Wachstumsbewegungen mit nicht festgelegter Richtung - Bsp.: Gravitropismus; Phototropismus

1) Wasserbindung in der Zelle, Schutzhüllen um Membranen und Proteine, verhindern Wechselwirkungen von Membranen/Proteinen mit Ionen

2) Schutz vor Eiskristallbildung in der Zelle

3) Schutz vor Denaturierung der Proteine, Renaturierung von Proteinen

1) Wasserstress

2) Kältestress

3) Hitzestress

Chemische Chaperone

·       Aufgaben:

- Schutz vor Dehydratisierung von Membranen und Proteinen - Erhöhung des osmotischen Potentials - Gefrierpunktserniedrigung

·       Gefahren: - Eiskristallbildung in der Zelle (Durchstoßen der Membran) - Erstarren der Membran (Elektrolytverlust) (Elastizitätsverlust)

·       AFP (Gefrierschutzproteine)

·       Konditionierung

·       Erstarren der Plasmamembran

Steht für Reaktive Sauerstoff-Spezies

Entstehen bei Wirts-Pathogen-Interaktionen

Können Signalmoleküle sein

Lösen Proteindenaturierung aus

·       Bindung im Cytoplasma (Verringerung der Verfügbarkeit)

·       Chelatierung und Ausscheidung oder Speicherung

·       Chelatierung im Boden (Verhinderung der Aufnahme)

·       Wirt – Mistel → Parasitismus → Nährstoffweg/-entnahme

·       Wirt – Nematode → Pathogen-Pflanze-Interaktion → Gallenbildung (Blatt), Endomitosen/ Riesenzellbildung (Wurzel)

·       Wirt – Wurzelpilz → Symbiose → für beide von Vorteil

·       Wirt – Rhizobium → Symbiose → Für beide von Vorteil

·       Symbiose

·       zwischen Pilz, Mycobiont (Ascomycet, Basidiomycet) und phototrophem Partner, Photobiont (Cyanobakterium, Grünalge)

·       Symbiose zwischen Pilz und höherer Pflanze

·       Pilz: - Kohlenhydrate

·       Pflanze: - Wasser - Spurenelemente

·       Stoffaustausch

·       Pathogenabwehr

·       Interaktionsraum

·       Als Endomykorrhiza bei Orchideen

·       Glomeromycota (Pilzpartner)

·       Stoffaustauch

·       (Oberflächenvergrößerung)

·       Nach der Samenkeimung als Embryo: für vollständige Entwicklung

·       Basidiomyceet: Ammenpilz für Kohlenhydrate

·       Bakterien

·       Nematoden

·       Pilze

·       (Viren)

·       Begünstigt Epidemien (nach erstmaliger Überwindung der Abwehrmechanismen können alle Pflanzen befallen werden

·       Begünstigt Resistenzen

·       Biotroph: lebendes, organisches Material als Nahrung

·       Nekrotroph: totes, organisches Material als Nahrung

·       Cuticula

·       (Verholzte) Zellwände

·       Periderm/Borke

·       Toxische Verbindungen in Zellwänden und Vakuolen

·       Hypersensitive Reaktion

·       Systemisch erworbene Resistenz (SAR für systemic acquired resistance)

·       PR-Proteine (pathogenisis related)

·       VIGS (Virus induced gene silencing)

·       Papillenbildung (z.B. Epidermis bei Mehltau)

·       Eigene Faktoren der Mikroorganismen (Zellwandbestandteile, Chitin, Proteine (Flagellin)) oder freigesetzte pflanzliche Bestandteile (der Cuticula oder Zellwandbestandteile)

·       Erkennungsmoleküle

·       Bei (versuchtem) Befall der Pflanze (auf dem Blatt)

·       Mikroorganismen: Zellwandbestandteile, Chitin, Proteine (Flagellin)

·       Wirtspflanze: Cuticula oder Zellwandbestandteile

·       Verdrängung der MAMP

·       Effektor blockiert Signaltansduktion

·       Programmierter Zelltod bei Befall von Pathogenen

·       Erkennung von MAMPs am NB-LRR-Protein (NB= Nukleotidbindestelle)

·       Akkumulation von toxischen Verbindungen, insbesondere Phenole

·       Ausbreitung des Pathogens wird erschwert

·       Bildung von Abwehrproteinen

·       Ausschüttung von Signalstoffen

·       MAP-Kinase: Signalamplifikation (schnelle und verstärkte Reaktion auf ein Signal)

·       Phosphorelais: keine Signalverstärkung (eine „Reaktion“ pro Signal)

1)Salicylsäure dient als mobiles Signal

4)Salicylsäure wird vom Wirt produziert

7)Die systemisch erworbene Resistenz richtet sich gegen ein breites Spektrum von Phytopathogenen.

·       Phytopathogener Pilz: - Sporenkeimung auf der Oberfläche - Eindringen Blatt durch Öffnungen wie Stomata - Eindringen Wurzel durch die Epidermis

·       Bakterien: Über Wunden

·       Virus: Direkte Übertragung ins Innere z.B. über Insektenrüssel von Insekten

1.       Verletzung durch mechanische Einflüsse

2.       Bakterien können Pflanze durch Pflanzenstoffe (z.B. Acetosyringon) lokalisieren

3.       Bakterien gelangen an Pflanze

4.        Binden an Arabinogalactane (Glykoproteine) (Acetosyringon löst Genexpression aus → Vir-Operon)

5.       Expression des Vir-Operons (5)

6.       Einzelstrangkopie der T-DNA (6) →T-DNA zwischen LB und RB (left, right border)

7.       Transport (7) der DNA und Transportproteine

8.       durch Proteinkanal (8) in Pflanzenzelle

9.       Verpacken der DNA (9)

10.   Kernimport (10)

11.    Einbau in Kerngenom (11)

·       Promotoren und Terminatoren für pflanzliche Transkriptionsmaschinerie

·       Gene der T-DNA codieren für - AUX-Synthese - CK-Synthese - Opinsynthese

Die Pflanze

·       DNA (T-DNA in Form eines Plasmids)

·       Durch MP (Movement-Protein) von Zelle zu Zelle

Durche Insekten

·       MP: Dient der Verbreitung der ssRNA und erweitert Plasmodesmos

·       CP: Erstellen des Virions und Schutz (Hüllproteine)

·       Pflanze – Rhizobien: Stickstoff – Kohlenhydrate

·       Pflanze – Mykorrhizapilze: Wasserversorgung – Nährstoffe

·       Geringere Spezifität, töten Wirt durch Toxine ab und ernähren sich saprophytisch z.B. Botrytis

·       Bsp: Fusicoccin (ein Welketoxin) → Pilz (Fusicoccum amygdali) befällt Mandel- und Pfirsichbäume → löst unkontrollierte Stomataöffnung aus, durch Toxinbindung des Dimmers

·       Pflanze (Verletzung löst Wahrnehmung von Pflanzenstoffen (z.B. Acetosyringon) aus)

T-DNA

Zellkern

·       Opin-Synthese - C- und N-Quelle für Agrobacterium

·       AUX-Synthese

·       CK-Synthese