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 nächste Woche Di Mi http://www.conservation.unibas.ch/teach/feld.php?lang=de

Pflanzenphysiologische Exkursion VIII: Gesund und krank http://plantbiology.unibas.ch/teaching/pflanzenphysiologie/

Pflanzenphysiologische Exkursion VIII: Gesund und krank

Frage der Woche: Wieso wird der Senf rot? Frage der Woche: Anthocyan-Akkumulation bei der Photomorphogenese   Eines der bestuntersuchten Phänomene bei der Photo-morphogenese des Senfkeimlings ist die Akkumulation von Anthocyan, einem rotvioletten Farbstoff, in den Vakuolen der Subepidermis. Wie sieht die Kausalkette zwischen Licht und Anthocyan-Akkumulation aus? Was könnte die biologische Funktion der Anthocyan-Akkumulation sein? Skript - p. 75

En Guete!

Das Alte stürzt, es ändert sich die Zeit Und neues Leben blüht aus den Ruinen. (Friedrich Schiller, Wilhelm Tell, 4. Akt) Skript - p. 85

Blütenbildung als Paradebeispiel Das Alte stürzt, es ändert sich die Zeit Blütenbildung, ein Paradebeispiel für eine "Revolution" in der Entwicklungsbiologie der Pflanzen Das apikale Meristem bildet normalerweise Blatt-Anlagen, kann jedoch nach geeigneter Stimulation (= "Revolution") Blütenorgane bilden! Skript - p. 85

Umsteuerung des Apikalmeristems Entwicklung der Blüte Entwicklung der Blüte Umsteuerung des Apikalmeristems 4. Ring: Carpelle (Fruchtblätter) 3. Ring: Stamina (Staubblätter) 3b 3a 2. Ring: Petalen (Kronblätter) 1. Ring: Sepalen (Kelchblätter), wegpräpariert Skript - p. 86

Blütenphänotypen von homöotischen Mutanten Skript - p. 86

Blütenphänotypen : apetala-2 Keine Kronblätter Blätter / Fruchtblätter statt Kelchblätter Skript - p. 86

Blütenphänotypen: apetala-3 Frucht- statt Staubblätter Kelchblätter statt Kronblätter Kelchblätter normal Skript - p. 86

Blütenphänotypen: agamous Kelch- und Kronblätter statt Staub- und Fruchtblätter Skript - p. 86

Blütenphänotypen: Dreifachmutante Blätter statt Blütenorgane Skript - p. 86

Das ABC-Modell Drei Gene bestimmen vier Identitäten! ABC-Modell Skript - p. 86

Genetische Erklärung der Blütenphänotypen Blütenphänotypen von homöotischen Mutanten AA BB CC aa BB CC AA bb CC AA BB cc aa bb cc Skript - p. 86

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere - 1 Meiose (R!) Skript - p. 87

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere - 2 Anthere: diploider Sporophyt ("Mutterpflanze") Pollen: haploide Gametophyten (genetisch unterschiedlich!) Skript - p. 87

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Pollen Lilium (Liliaceae) Silphium (Asteraceae) Vegetative Zelle Vegetative Zelle Generative Zelle (mit Zellwand!), teilt sich später Generative Zelle teilt sich bereits bei Pollenreifung in zwei Spermazellen Skript - p. 87

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Pollenkeimung Skript - p. 87

Entwicklung des "weiblichen" Gametophyten Skript - p. 88

Embryosack-Entwicklung (1) Megasporenmutterzelle: Meiose (R!) Skript - p. 94

Embryosack-Entwicklung (2) Skript - p. 94

Embryosack-Entwicklung (1, Schema) Megasporenmutterzelle: Meiose (R!) Skript - p. 88

Embryosack-Entwicklung (2) Skript - p. 88

Embryosack-Entwicklung (2, Schema Sporophyt ("Mutterpflanze") Gametophyt (8-kerniger Embryosack) Skript - p. 88

Doppelte Befruchtung Zygote >> Embryo (2n) Sperma-Kern 1 (1n) Kern der Eizelle >> Endosperm (3n) Sperma-Kern 2 (1n) 2 Polkerne verschmelzen >> sekundärer Embryosackkern Skript - p. 89

Samenbildung und Samenkeimung Sporophyt (2n) Gametophyten (1n) Embryogenese [+ Endosperm (3n)!] Skript - p. 89

Reifung von Früchten Typische Reifestadien rin-Mutante reift nicht! CO2-Bildung CO2-Bildung Mature Green Ethylen Bildung Breaker Orange Atmung: kein "Klimakterium" Red Ethylen Bildung rin-Mutante ist "vivipar"! Atmung: sog. "Klimakterium" Skript - p. 90

Ethylen-Biosynthese !!!! C2H4 = Hormon! Aktivierte Form von Methionin (hauptsächlich Donor von Methylgruppen) 1979 von Boller und Kende entdeckt Amino-Cyclopropan-Carbonsäure 1989 von Spanu und Boller entdeckt 1978 von Shang-Fa Yang als Ethylen-Vorläufer erkannt !!!! C2H4 = Hormon! Skript - p. 90

Reifung von Früchten / Manipulation der Ethylen-Bildung Gentechnische Möglichkeiten zur gezielten Reduktion der Ethylen-Bildung Expression einer bakteriellen ACC-deaminase Blockierung mit Antisense-Technik Blockierung mit dominant negativer Mutante Skript - p. 90

ACC-Synthase-Antisense-Tomaten Skript - p. 91

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten Titelbild Science ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten (nicht im Skript)

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 1a Science - Fig. 1a ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 1a 35S-Promotor Zur ACC-Synthase-mRNA komplementäre Sequenz NOS-Terminator Sogenannte "Antisense-Konstruktion" Skript - p. 91

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 1b Science - Fig. 1b ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 1b Wildtyp Transformanten Bande des Wildtyp-Gens 1) Auftrennung von DNA-Fragmenten mittels Elektrophorese 2) "Blotting" auf Membran 3) Hybridisierung mit 32P-markierter DNA 4) Autoradiogramm Bande des Antisense-Konstrukts Sogenannter "Southern Blot" (DNA-DNA-Hybridisierung) Skript - p. 91

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 2 Science - Fig. 2 ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 2 "Autokatalytische Induktion" der Ethylen-Synthese mit Propylen Keine "autokatalytische Induktion" der Ethylen-Synthese mit Propylen Ethylen (oder Propylen) induziert eine "klimakterische" Respiration! Skript - p. 92

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 3 Science - Fig. 3 ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 3 Skript - p. 92

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 4 Science - Fig. 4 ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 4 Wildtyp "Antisense" ACCS2 "sense" Transkript ACCS "antisense" Transkript ACCS4 "sense" Transkript TOM13 Transkript Polygalacturonase Transkript Sogenannter "northern blot" (DNA-RNA-Hybridisierung) Skript - p. 92

Alterung von einzelnen Zellen: Programmierter Zelltod Seneszenz-Typen Alterung von einzelnen Zellen: Programmierter Zelltod Paradebeispiel I: Aerenchym-Bildung Skript - p. 93

Paradebeispiel I: Aerenchym-Bildung Seneszenz-Typen Paradebeispiel I: Aerenchym-Bildung Wurzeln eines Mais-Keimlings bei 20% O2 Wurzeln eines Mais-Keimlings bei 4% O2 Skript - p. 93

Paradebeispiel II: Trennschicht beim Blattfall Seneszenz-Typen Paradebeispiel II: Trennschicht beim Blattfall Sog. "Abscissionszone" (engl. abscission zone) Skript - p. 93

Alterung von Blättern: Seneszenztypen Skript - p. 93

Physiologie der Abscission Kontrolle (Wasseragar) Auxin "von oben" hemmt Abscission Auxin "von unten" fördert Abscission Skript - p. 94

Blütenwelke: Morphologie 06:00-15:00 16:00 18:00 20:00 24:00 Skript - p. 94

Blütenwelke: Biochemie und Physiologie Synchroner Abbau von Protein und DNA Proteinase: "konstitutiv" DNase: induziert Skript - p. 94

Frage der Woche: Herbstfärbung (mit Text) ... und zum Dessert: Wieso werden die Wälder im Herbst bunt? Frage der Woche: Es ist interessant, dass sich die Blätter von Laub-bäumen vor dem Blattfall verfärben. Was könnte die biologische Bedeutung der Herbstfärbung sein? Skript - p. 85