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Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 1 Titel Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10 www.plantbiology.unibas.ch/teaching/pflanzenphysiologie/index.htm.

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1 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 1 Titel Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10 Dass ich erkenne, was die Welt Im innersten zusammenhält, Schau alle Wirkungskraft und Samen...

2 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 2 Ankündigung Exkursionen Programm der Feldstudien für die laufende Woche Sa Anmeldeschluss: heute!

3 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) Juni 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen

4 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) Juli 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen

5 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 5 Organisation Grundkurs In eigener Sache: Grundkurs Pflanzenbiologie Rückmeldungen bitte an

6 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 6 In eigener Sache: Evaluation In eigener Sache (II): Prüfungen

7 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 7 Frage der Woche: Erfindungsreichtum der Orchideen Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991 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... und zum Start:

8 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 8 Ophrys insectifera Ophrys sphegodes Ophrys-Arten Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991

9 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 9 Ophrys holoserica Cypripedium calceolus (Sexualtäuschblume) (Kesselfallenblume) Ophrys und Frauenschuh Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991

10 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 10 Nigritella nigra Orchis tridentata (Nektartäuschblume) (Nektartäuschblume) Nigritella und Orchis Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991

11 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) Macht euch die Erde untertan... Chemie, Pflanzenzucht, biologischer Landbau Titel 12: Macht euch die Erde untertan Skript - p. 113

12 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 12 Chemische Mittel in der Landwirtschaft: Herbizide "essentielle" Aminosäuren für Wirbeltiere! GS/GOGAT-Weg nicht bei Wirbeltieren! Nur bei Pflanzen! Spezifisches, definiertes "Target" im Stoffwechsel! CIBA-Geigy Monsanto Herbizide Skript - p. 114

13 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 13 Chemische Mittel in der Landwirtschaft: Wachstumsretardantien Wachstumsretardantien Skript - p. 114

14 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 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) Umweltschäden lokal Skript - p. 115

15 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 15 Anthropogene Umweltschäden: global Hauptinteresse des Ökophysiologen: Voraussage der physiologischen Auswirkungen in Jahren! (z.B. System-Ökologie: Forschung am Botanischen Institut Basel, Christian Körner) Umweltschäden global Skript - p. 115

16 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 16 Züchtung beim Weizen Wildpflanzen, oft vom Aussterben bedroht. Wichtig: Erhaltung der natürlichen genetischen Vielfalt!! Selektion auf diploidem Niveau: bekannt seit der Pfahlbauzeit Selektion auf tetraploidem Niveau: bekannt seit der Steinzeit Selektion auf hexaploidem Niveau: bekannt seit der Bronzezeit "Moderner" Weizen "Landsorten", oft vom Aussterben bedroht. Wichtig: Erhaltung der natürlichen genetischen Vielfalt!! Züchtung beim Weizen Skript - p. 116

17 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 17 Hybridzüchtung bei Mais "Kastration": männliche Ähren ("Fahnen") entfernt! 1) Heterosis: Heterozygotie ergibt erhöhte Leistungsfähigkeit! "Luxurieren der Bastarde" 2) Uniformität des Saatguts: F1-Hybriden sind genetisch identisch! Inzucht-Depression bei reinen Linien Hybrid-Züchtung bei Mais Skript - p. 117

18 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 18 Klonale Vermehrung von Pflanzen in Gewebekultur (I) Beispiel Lilien: Adventivzwiebeln aus Zwiebelschuppen Oberflächen- Sterilisation Das Cytokinin BA führt zur Regeneration von Zwiebeln! ev. zusätzliche "Runden"... Aus einer Ursprungs- Zwiebel können innert eines Jahres >10'000 Adventivzwiebeln entstehen! 2-3 Jahre Klonale Vermehrung in Gewebekultur: Lilien Skript - p '000 klonale Nachkommen können verkauft werden!

19 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 19 Genetische Manipulation von Pflanzen in der Natur Tumor-Bildung (mit Blatt-Teratomen): Agrobacterium tumefaciens Wurzel-Teratome: Agrobacterium rhizogenes Agrobacterium-Tumoren Skript - p. 118

20 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 20 Übertragung der T-DNA ins Pflanzengenom T-DNA = transferierte DNA Integration der T-DNA in ein Chromosom der Pflanze 1) Tumor-Gene 2) Gene für Opin-Synthese T-DNA-Übertragung Skript - p. 118

21 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 21 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. Sekundärstoffe in Tumoren: Nopalin Skript - p. 118

22 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 22 Agrobacterium tumefaciens: Das Ti-Plasmid und T-DNA T-DNA: nur in Pflanze exprimiert! Essentiell für Virulenz, d.h. T-DNA-Transfer passt zum Opin-Gen der T-DNA! Tumor-Gene: für Auxin- und Cytokinin-Bildung in der Pflanze Gen für Opin-Bildung in der Pflanze Ti-Plasmid und T-DNA Skript - p. 119

23 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 23 Schema zum T-DNA-Transfer "Cross-Talk": verwundete Pflanze produziert Acetosyringon Acetosyringon induziert vir-Gene und damit T-DNA-Transfer Schema zum T-DNA-Transfer Skript - p. 119

24 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 24 Agrobacterium-vermittelte Transformation - I Verwendung von Agrobacterium als "genetic engineer" für die Bedürfnisse des Pflanzenzüchters! 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 Modifizierte T-DNA: Wird auf Pflanze übertragen Agrobacterium-vermittelte Transformation - I Skript - p. 120

25 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 25 Agrobacterium-vermittelte Transformation - II Skript - p. 120

26 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 26 Agrobacterium-vermittelte Transformation - III sogenannte Co-Kultivation von Pflanze und Agrobacterium Regeneration von Pflanzen auf "selektivem Medium" (mit Kanamycin) Agrobacterium-vermittelte Transformation - III Skript - p. 120

27 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 27 Biologischer Landbau ("Organic Farming") Titel Science Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 121

28 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 28 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) DOK-Versuch Nicht im Skript

29 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 29 Vergleich des Aufwands an Düngemitteln und Energie Zunehmender Energie-Aufwand! Vergleich Düngemittel Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 121

30 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 30 Vergleich der Erträge Generell: Ertrag bei "konventionellem Landbau" etwas höher... aber nicht viel!! Vergleich Erträge Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 122

31 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 31 Vergleich der Boden-Eigenschaften (I) Biologischer Landbau fördert längerfristig Biodiversität und Bodenfruchtbarkeit! Vergleich Bodeneigenschaften (I) Mäder et al., Science 296, , 2002 Skript - p. 122

32 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 32 Vergleich der Boden-Eigenschaften Vergleich Bodeneigenschaften (II) Nicht im Skript Mäder et al., Science 296, , 2002

33 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 33 Frage des Jahrhunderts: "Sustainable Agriculture" Wie kann eine gesunde, langfristig lebensfähige Landwirtschaft entwickelt und erhalten werden: - in industrialisierten Ländern? - in Ländern der dritten Welt? Frage des Jahrzehnts Nicht im Skript

34 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 34 " - 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) Zitat Thornton Wilder Nicht im Skript

35 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 35 Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen (I) Skript - p

36 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 36 Prüfung: Einleitender Text Einleitender Text März 2007: Maximal erreichte Punktzahl =59 >54 Punkte gab eine 6, >31 Punkte eine 4 Skript - p. 123

37 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 37 Frage 1: Enzymkinetik Skript - p. 124 Frage 1 ( ) Replikation Transkription Reverse Transkription Translation Desoxyribonucleotide Ribonucleotide Aminosäuren

38 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 38 Frage 2: Zellanatomie Frage 2 ( ) Dictyosom (oder Golgi) Zellwand Mitochondrion Zellkern (oder Nukleoplasma) Vakuole 10 Mikrometer Elektronenmikroskopie Skript - p. 124

39 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 39 Frage 3: CAM-Stoffwechsel Skript - p. 125 Frage 3a ( ) Photosystem 2 Keines von beiden Beide Photosysteme Keines von beiden Photosystem 1

40 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 40 Frage 3: CAM-Stoffwechsel Frage 3b ( ) 3-Phosphoglycerat Malat [auch richtig: Oxalacetat] Malat [oder deutscher Name: Äpfelsäure] Skript - p. 125

41 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 41 Frage 4: Saccharose-Bildung Frage 4a ( ) Pyruvat + NAD + + Acetyl-CoA CO 2 Coenzym A + + NADH + H + Skript - p. 125

42 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 42 Frage 5: Assimilat-Transport Skript - p. 126 Frage 4b ( ) ATP/ADP Transporter Pyruvat-Transporter

43 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 43 Frage 4: Saccharose-Bildung Skript - p. 126 Frage 5 ( ) Gymnospermen; Pinales; Pinaceae Mai - Juni Harzgang Kambium Markstrahl

44 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 44 Frage 5: Assimilat-Transport Skript - p. 126 Frage 6a ( ) Nitrat-Reduktase Ammonium-Ion, NH 4 +

45 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 45 Non vitae, sed scolae discimus... In eigener Sache (II): Prüfungen "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) 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:

46 Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 46 Frage 5: Assimilat-Transport Schöne Ferien und viel Erfolg!


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