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Sinapis alba Embryo (aus Nucellus entstanden) Merkmale eines Samens 1. Junge Pflanze (= Embryo), die 2. meistens ein Nährgewebe bei sich hat, 3. von.

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2 Sinapis alba Embryo

3 (aus Nucellus entstanden)

4 Merkmale eines Samens 1. Junge Pflanze (= Embryo), die 2. meistens ein Nährgewebe bei sich hat, 3. von einer Samenschale umgeben ist und sich 4. im vorübergehenden Ruhezustand befindet. (3 morphologische und 1 physiologisches Merkmal)

5 Merkmale einer Knospe 1. End- oder achselständige Sproßabschnitte (= Blatt- oder Blütentrieb), die 2. meist gestaucht und 3. meist von Schuppenblättern umhüllt sind und sich 4. im vorübergehenden Ruhezustand befinden. (3 morphologische und 1 physiologisches Merkmal) Beispiel für Knospe: Turionen von Spirodela polyrhiza

6 Ursachen der Samenruhe (Dormanz) 1. Samenschalen-Dormanz - mechanisches Hindernis für Quellung - Behinderung des Gasaustausches (Zufuhr von Sauerstoff für Atmung) - Retention von Inhibitoren (ABA, Zimtsäurederivate, Cumarine) - Erzeugung von Inhibitoren 2. Embryo-Dormanz - morphologische Unreife - Endogene Inhibitoren (ABA) - Verhältnis ABA/ GA x 3. Sekundäre Dormanz Mechanismus weitgehend unbekannt

7 Aufhebung der Samenruhe (Dormanz) 1. Nachreife (after-ripening) Reduktion des Wassergehaltes durch Trocknung 2. Kältebehandlung (chilling) Viele Samen brauchen 0 – 10 o C in voll hydratisiertem Zustand für einige Wochen. 3. Lichtbehandlung (Photodormancy) Oft zusätzlich zur Nachreife oder Kältebehandlung, sehr unterschiedlich - ein Lichtpuls: Lactuca sativa - mehrfache Lichtpulse: Kalanchoe - spezifische Lichtperiode

8 Samenbildung und Samenkeimung

9 Viviparie bei Samenpflanzen Umgehung der Samenruhe, Embryo entwickelt sich direkt auf der Mutterpflanze. Experiment: Unreife Samen sind oft keimfähig, wenn sie von der Mutterpflanze isoliert werden. Schlussfolgerung: Der Embryo ist bereits vor der Reifungsphase in der Lage sich zum Keimling zu entwickeln, wird aber von der Mutterpflanze daran gehindert. Siehe Abbildung

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11 Viviparie bei Mais Besonders ABA-Mutanten haben bei der Analyse geholfen: vp5, vp7gestörte ABA-Biosynthese vp1Defekte in der ABA-Rezeption Zwei verschiedene ABA-Effekte: 1. Hemmung der Keimung durch ABA 2. Induzierung der Samendormanz durch ABA

12 Sonnenblume Isolierte Embryonen

13 Dominierende Rolle von ABA bei der Dormanz 1. Reis Tos17-Transposon-Mutanten sind defekt im Zeaxanthinepoxidase-Gen (Biosynthese von ABA) Viviparie (ähnlich bei Cerealien) 2. Tabak Überexpression von Zeaxanthinepoxidase erhöht Dormanz, Antisense-Expression erniedrigt Dormanz. 3. Helianthus annuus Inhibitoren der ABA-Biosynthese (zB Norfluorazon) stimulieren Keimung. Schlussfolgerung: Aufrechterhaltung der Dormanz ist ein aktiver Prozess, der Biosynthese von ABA erfordert. 4. Arabidopsis thaliana ABA insensitive (abi) Enhanced response to ABA (era)

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15 Ethylen Die Wirkung von Ethylen (triple response) Constitutive triple response (ctr)

16 Ethylen 1. Constitutive triple (ctr1) ist ein enhancer der ABA-insensitiven Mutante abi1-1 ctr1 zeigt Wirkung von Ethylen in dessen Abwesenheit (= konstitutiv). ctr1 unterdrückt folglich ABA-Wirkung und verstärkt damit den Phänotyp von abi Ethylen insensitiv (ein2) ist ein Supressor der ABA-insensitiven Mutante abi1-1 abi1-1 ist (relativ) unempfindlich gegen die Keimungs- hemmung von ABA, d.h die Mutante keimt in Anwesenheit von ABA. ein2 ist unempfindlich gegen Ethylen und kann deshalb seinen hemmenden Effekt auf die ABA-Hemmung nicht entfalten. Damit fördert die ein2-Mutation die Keimungshemmung und stellt einen Supressor von abi1 dar.

17 Aufbau einer Caryopse

18 Karyopsenkeimung 1. Quellung 2. Anstieg von Gibberellinsäure (GA x ) im Embryo durch Freisetzung und Neusynthese 3. Induktion von alpha-Amylase, Proteasen und anderen Hydrolasen in der Aleuronschicht durch GA x aus Embryo. 4. Sekretion der Enzyme aus der Aleuronschicht in Endosperm 5. Aktivierung von beta-Amylase im Endosperm (Freisetzung durch Proteasen) 6. Freisetzung von Hormonen (besonders Auxin) im Endosperm 7. Übertragung der Hormone zum Embryo

19 Samenkeimung = Übergang von der Dormanz (Samenruhe) in den aktiven Zustand 1. Quellungsphase = reversible Wasseraufnahme und Quellung 2. Atmungsphase = Aktivierung vorhandener Enzyme 3. Wachstumsphase = Streckung, Teilung 4. Operationales Kriterium = Durchbruch der Radikula durch Testa

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22 Gibberellinsäure

23 Kritischer Punkt: Mechanischer Widerstand des Endosperms


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