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 nächste Woche Di Mi

3 Pflanzenphysiologische Exkursion VIII: Gesund und krank

4 Pflanzenphysiologische Exkursion VIII: Gesund und krank

5 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

6 En Guete!

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

8 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

9 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

10 Blütenphänotypen von homöotischen Mutanten
Skript - p. 86

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

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

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

14 Blütenphänotypen: Dreifachmutante
Blätter statt Blütenorgane Skript - p. 86

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

16 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

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

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

19 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

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

21 Entwicklung des "weiblichen" Gametophyten
Skript - p. 88

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

23 Embryosack-Entwicklung (2)
Skript - p. 94

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

25 Embryosack-Entwicklung (2)
Skript - p. 88

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

27 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

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

29 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

30 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

31 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

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

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

34 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

35 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

36 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

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

38 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

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

40 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

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

42 Alterung von Blättern: Seneszenztypen
Skript - p. 93

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

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

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

46 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