Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10

Präsentation zum Thema: "Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10"—  Präsentation transkript:

1 Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10
Titel Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10 Dass ich erkenne, was die Welt Im innersten zusammenhält, Schau alle Wirkungskraft und Samen ...

2 Ankündigung Exkursionen
Programm der Feldstudien für die laufende Woche Sa Anmeldeschluss: heute!

3 5. Juni 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen

4 5. Juli 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen

5 Organisation Grundkurs
In eigener Sache: Grundkurs Pflanzenbiologie Rückmeldungen bitte an

6 In eigener Sache (II): Prüfungen
In eigener Sache: Evaluation

7 Frage der Woche: Erfindungsreichtum der Orchideen
... und zum Start:  Frage der Woche: Bestäubungs-Symbiosen bei Orchideen Einige der raffiniertesten und spezialisiertesten Symbiosen sind die Bestäubungssymbiosen bei Orchideen. Wieso waren gerade die Orchideen evolutiv so "erfinderisch"? Erfindungsreichtum der Orchideen Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991

8 Ophrys insectifera Ophrys sphegodes
Ophrys-Arten   Ophrys insectifera Ophrys sphegodes Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991

9 Ophrys und Frauenschuh
 Ophrys holoserica Cypripedium calceolus (Sexualtäuschblume) (Kesselfallenblume) Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991

10 Nigritella nigra Orchis tridentata
Nigritella und Orchis   Nigritella nigra Orchis tridentata (Nektartäuschblume) (Nektartäuschblume) Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991

11 Titel 12: Macht euch die Erde untertan
12. Macht euch die Erde untertan ... Chemie, Pflanzenzucht, biologischer Landbau Skript - p. 113

12 Chemische Mittel in der Landwirtschaft: Herbizide
Spezifisches, definiertes "Target" im Stoffwechsel! Monsanto "essentielle" Aminosäuren für Wirbeltiere! GS/GOGAT-Weg nicht bei Wirbeltieren! Nur bei Pflanzen! CIBA-Geigy Skript - p. 114

13 Wachstumsretardantien
Chemische Mittel in der Landwirtschaft: Wachstumsretardantien Skript - p. 114

14 Anthropogene Umweltschäden: lokal
Hauptinteresse des Ökophysiologen: Definition von "unterschwelligen" physiologischen Veränderungen! z.B. Mykorrhiza: Forschung am Botanischen Institut Basel - Hebelstrassse (Andres Wiemken und Thomas Boller) Skript - p. 115

15 Anthropogene Umweltschäden: global
Hauptinteresse des Ökophysiologen: Voraussage der physiologischen Auswirkungen in Jahren! (z.B. System-Ökologie: Forschung am Botanischen Institut Basel, Christian Körner) Skript - p. 115

16 Züchtung beim Weizen Züchtung beim Weizen Selektion auf hexaploidem Niveau: bekannt seit der Bronzezeit "Moderner" Weizen "Landsorten", oft vom Aussterben bedroht. Wichtig: Erhaltung der natürlichen genetischen Vielfalt!! Selektion auf tetraploidem Niveau: bekannt seit der Steinzeit Wildpflanzen, oft vom Aussterben bedroht. Wichtig: Erhaltung der natürlichen genetischen Vielfalt!! Selektion auf diploidem Niveau: bekannt seit der Pfahlbauzeit Skript - p. 116

17 Hybrid-Züchtung bei Mais
"Kastration": männliche Ähren ("Fahnen") entfernt! Inzucht-Depression bei reinen Linien 1) Heterosis: Heterozygotie ergibt erhöhte Leistungsfähigkeit! "Luxurieren der Bastarde" 2) Uniformität des Saatguts: F1-Hybriden sind genetisch identisch! Skript - p. 117

18 Klonale Vermehrung in Gewebekultur: Lilien
Klonale Vermehrung von Pflanzen in Gewebekultur (I) Beispiel Lilien: Adventivzwiebeln aus Zwiebelschuppen Das Cytokinin BA führt zur Regeneration von Zwiebeln! Oberflächen-Sterilisation 10'000 klonale Nachkommen können verkauft werden! ev. zusätzliche "Runden" ... Aus einer Ursprungs-Zwiebel können innert eines Jahres >10'000 Adventivzwiebeln entstehen! 2-3 Jahre Skript - p. 117

19 Agrobacterium-Tumoren
Genetische Manipulation von Pflanzen in der Natur Tumor-Bildung (mit Blatt-Teratomen): Agrobacterium tumefaciens Wurzel-Teratome: Agrobacterium rhizogenes Skript - p. 118

20 Übertragung der T-DNA ins Pflanzengenom
T-DNA-Übertragung Übertragung der T-DNA ins Pflanzengenom 1) Tumor-Gene 2) Gene für Opin-Synthese T-DNA = transferierte DNA Integration der T-DNA in ein Chromosom der Pflanze Skript - p. 118

21 Sekundärstoffe in Tumoren: Nopalin
Sekundärstoffwechsel in Tumoren: Biosynthese von Nopalin Gen für Nopalin-Synthase auf T-DNA Gleichzeitig exprimiert das Bakterium selbst Gene für die Nopalin-Aufnahme (Carrier) und für den Nopalin-Abbau!! Das Bakterium schafft sich durch die Transformation der Pflanze eine "ökologische Nische", die es bevorzugt ausnutzen kann. Skript - p. 118

22 Agrobacterium tumefaciens: Das Ti-Plasmid und T-DNA
Tumor-Gene: für Auxin- und Cytokinin-Bildung in der Pflanze T-DNA: nur in Pflanze exprimiert! Gen für Opin-Bildung in der Pflanze passt zum Opin-Gen der T-DNA! Essentiell für Virulenz, d.h. T-DNA-Transfer Skript - p. 119

23 Schema zum T-DNA-Transfer
"Cross-Talk": verwundete Pflanze produziert Acetosyringon Acetosyringon induziert vir-Gene und damit T-DNA-Transfer Skript - p. 119

24 Agrobacterium-vermittelte Transformation - I
Verwendung von Agrobacterium als "genetic engineer" für die Bedürfnisse des Pflanzenzüchters! Modifizierte T-DNA: Wird auf Pflanze übertragen sogenannter "Binary Vector": - "entwaffnet": enthält keine Tumor-Gene - kann in E. coli und in A. tumefaciens repliziert werden - benötigt für Transfer in die Pflanze die "vir"-Gene von A. tumefaciens Skript - p. 120

25 Agrobacterium-vermittelte Transformation - II
Skript - p. 120

26 Agrobacterium-vermittelte Transformation - III
sogenannte Co-Kultivation von Pflanze und Agrobacterium Regeneration von Pflanzen auf "selektivem Medium" (mit Kanamycin) Skript - p. 120

27 Biologischer Landbau ("Organic Farming")
Titel Science Biologischer Landbau ("Organic Farming") Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 121

28 DOK: ein Langzeit-Versuch zum Biologischen Landbau
DOK-Versuch DOK: ein Langzeit-Versuch zum Biologischen Landbau Versuch in Therwil: gestartet 1978 auf Initiative von Prof. Philippe Matile und Kollegen Sechs Landbau-Varianten mit 16 Wiederholungen, darunter insbesondere: "Conventionell - Mineralstoffdüngung" (CONMIN); "Conventionell - Farmyard Manure" (CONFYM); Biologisch-Organisch (BIOORG); Biologisch-Dynamisch (BIODYN) Nicht im Skript

29 Vergleich Düngemittel
Vergleich des Aufwands an Düngemitteln und Energie Zunehmender Energie-Aufwand! Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 121

30 Vergleich Erträge Vergleich der Erträge Generell: Ertrag bei "konventionellem Landbau" etwas höher ... aber nicht viel!! Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 122

31 Vergleich Bodeneigenschaften (I)
Vergleich der Boden-Eigenschaften (I) Biologischer Landbau fördert längerfristig Biodiversität und Bodenfruchtbarkeit! Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 122

32 Vergleich Bodeneigenschaften (II)
Vergleich der Boden-Eigenschaften Mäder et al., Science 296, , 2002 Nicht im Skript

33 Frage des Jahrhunderts: "Sustainable Agriculture"
Frage des Jahrzehnts  Frage des Jahrhunderts: "Sustainable Agriculture" Wie kann eine gesunde, langfristig lebensfähige Landwirtschaft entwickelt und erhalten werden: - in industrialisierten Ländern? - in Ländern der dritten Welt? Nicht im Skript

34 " - Kindly lift the rug and turn it over."
Zitat Thornton Wilder " - Kindly lift the rug and turn it over." He did so. No figure could be traced on the reverse. It presented a mass of knots and of frayed and dangling threads. (…) "There is much talk of a design in the arras. Some are certain they see it. Some see what they have been told to see. Some remember that they saw it once but have lost it. Some are strengthened by seeing a pattern wherein the oppressed and exploited of the earth are gradually emerging from their bondage. Some find strength in the conviction that there is nothing to see. Some ..." (Thornton Wilder, The Eighth Day) Nicht im Skript

35 Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen (I)
Skript - p

36 Prüfung: Einleitender Text
März 2007: Maximal erreichte Punktzahl =59 >54 Punkte gab eine 6, >31 Punkte eine 4 Skript - p. 123

37 Frage 1 (16.03.07) Replikation Transkription Reverse Transkription
Frage 1: Enzymkinetik Frage 1 ( ) Replikation Transkription Reverse Transkription Translation Desoxyribonucleotide Ribonucleotide Aminosäuren Skript - p. 124

38 Frage 2 (16.03.07) Dictyosom (oder Golgi) Zellwand Mitochondrion
Frage 2: Zellanatomie Frage 2 ( ) Dictyosom (oder Golgi) Zellwand Mitochondrion Zellkern (oder Nukleoplasma) Vakuole 10 Mikrometer Elektronenmikroskopie Skript - p. 124

39 Frage 3: CAM-Stoffwechsel
Frage 3a ( ) Photosystem 2 Keines von beiden Beide Photosysteme Keines von beiden Photosystem 1 Skript - p. 125

40 Frage 3: CAM-Stoffwechsel
Frage 3b ( ) 3-Phosphoglycerat Malat [auch richtig: Oxalacetat] Malat [oder deutscher Name: Äpfelsäure] Skript - p. 125

41 Frage 4: Saccharose-Bildung
Frage 4a ( ) Acetyl-CoA Pyruvat + + Coenzym A CO2 + + NAD+ NADH + H+ Skript - p. 125

42 Frage 5: Assimilat-Transport
Frage 4b ( ) ATP/ADP Transporter Pyruvat-Transporter Skript - p. 126

43 Frage 4: Saccharose-Bildung
Gymnospermen; Pinales; Pinaceae Kambium Harzgang Markstrahl Mai - Juni Skript - p. 126

44 Frage 5: Assimilat-Transport
Nitrat-Reduktase Ammonium-Ion, NH4+ Skript - p. 126

45 In eigener Sache (II): Prüfungen
Non vitae, sed scolae discimus ... Wer kennt es nicht, das geflügelte Wort: "Non scolae, sed vitae discimus!" "Wir lernen nicht für die Schule, sondern fürs Leben!" Der Ausspruch stammt vom berühmten römischen Philosophen Seneca, aber er heisst im Original genau umgekehrt und ist eine Klage: "Kinderspiele sind es, die wir da spielen. An überflüssigen Problemen stumpft sich die Schärfe und Feinheit des Denkens ab; derlei Erörterungen helfen uns ja nicht, richtig zu leben, sondern allenfalls, gelehrt zu reden. (...) Wie an der unmäßigen Sucht nach allem anderen, so leiden wir an einer unmäßigen Sucht auch nach Gelehrsamkeit: Nicht für das Leben, sondern für die Schule lernen wir." (Aus den Epistulae morales ad Lucilium, 106, 11-12)

46 Frage 5: Assimilat-Transport
Schöne Ferien und viel Erfolg!