Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10 Titel Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10 www.plantbiology.unibas.ch/teaching/pflanzenphysiologie/index.htm Dass ich erkenne, was die Welt Im innersten zusammenhält, Schau alle Wirkungskraft und Samen ...

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

5. Juni 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen

5. Juli 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen

Organisation Grundkurs In eigener Sache: Grundkurs Pflanzenbiologie Rückmeldungen bitte an erika.roth@unibas.ch

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Anthropogene Umweltschäden: global Hauptinteresse des Ökophysiologen: Voraussage der physiologischen Auswirkungen in 20-50 Jahren! (z.B. System-Ökologie: Forschung am Botanischen Institut Basel, Christian Körner) Skript - p. 115

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Agrobacterium-vermittelte Transformation - II Skript - p. 120

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

Biologischer Landbau ("Organic Farming") Titel Science - 2002 Biologischer Landbau ("Organic Farming") Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002 Skript - p. 121

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

Vergleich Düngemittel Vergleich des Aufwands an Düngemitteln und Energie Zunehmender Energie-Aufwand! Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002 Skript - p. 121

Vergleich Erträge Vergleich der Erträge Generell: Ertrag bei "konventionellem Landbau" etwas höher ... aber nicht viel!! Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002 Skript - p. 122

Vergleich Bodeneigenschaften (I) Vergleich der Boden-Eigenschaften (I) Biologischer Landbau fördert längerfristig Biodiversität und Bodenfruchtbarkeit! Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002 Skript - p. 122

Vergleich Bodeneigenschaften (II) Vergleich der Boden-Eigenschaften Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002 Nicht im Skript

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

" - 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

Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen (I) Skript - p. 123-124

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

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

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

Frage 3: CAM-Stoffwechsel Frage 3a (16.03.07) Photosystem 2 Keines von beiden Beide Photosysteme Keines von beiden Photosystem 1 Skript - p. 125

Frage 3: CAM-Stoffwechsel Frage 3b (16.03.07) 3-Phosphoglycerat Malat [auch richtig: Oxalacetat] Malat [oder deutscher Name: Äpfelsäure] Skript - p. 125

Frage 4: Saccharose-Bildung Frage 4a (16.03.07) Acetyl-CoA Pyruvat + + Coenzym A CO2 + + NAD+ NADH + H+ Skript - p. 125

Frage 5: Assimilat-Transport Frage 4b (16.03.07) ATP/ADP Transporter Pyruvat-Transporter Skript - p. 126

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

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

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)

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