Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 1 Titel Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester...

Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 1

PflanzenphysiologieThomas Boller

Frühjahrsemester 2010

Montag, 8 – 10

www.plantbiology.unibas.ch/teaching/pflanzenphysiologie/index.htm

Dass ich erkenne, was die WeltIm innersten zusammenhält,

Schau alle Wirkungskraft und Samen ...

Ankündigung Exkursionen

Programm der Feldstudien für die nächste Woche

http://www.conservation.unibas.ch/teach/feld.php?lang=de

Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 3http://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?

Wieso wird der Senf rot?

Skript - p. 75

En Guete!

9. Das Alte stürzt, es ändert sich die Zeit

Das Alte stürzt, es ändert sich die Zeit,Und neues Leben blüht aus den Ruinen.

(Friedrich Schiller, Wilhelm Tell, 4. Akt)

Das Alte stürzt, es ändert sich die Zeit

Skript - p. 85

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!

Blütenbildung als Paradebeispiel

Skript - p. 85

Entwicklung der Blüte

1. Ring: Sepalen (Kelchblätter), wegpräpariert2. Ring: Petalen (Kronblätter)

3. Ring: Stamina (Staubblätter)

4. Ring: Carpelle (Fruchtblätter)

Umsteuerung des Apikalmeristems

Entwicklung der Blüte

Skript - p. 86

Blütenphänotypen von homöotischen Mutanten

Skript - p. 86

Blütenphänotypen : apetala-2

Keine Kronblätter

Blätter / Fruchtblätter statt Kelchblätter

Apetala-2

Skript - p. 86

Blütenphänotypen: apetala-3

Kelchblätter statt Kronblätter

Kelchblätter normal

Frucht- statt Staubblätter

Apetala-3

Skript - p. 86

Blütenphänotypen: agamous

Kelch- und Kronblätter statt Staub- und Fruchtblätter

Agamous

Skript - p. 86

Blütenphänotypen: Dreifachmutante

Blätter statt Blütenorgane

Dreifach-Mutante

Skript - p. 86

Das ABC-Modell

Drei Gene bestimmen vier Identitäten!

ABC-Modell

Skript - p. 86

Blütenphänotypen von homöotischen Mutanten

AA BB CC

aa BB CC

AA bb CC

AA BB cc

aa bb cc

Genetische Erklärung der Blütenphänotypen

Skript - p. 86

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere (1)

Meiose (R!)

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere - 1

Skript - p. 87

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere (2)

Pollen: haploide Gametophyten (genetisch unterschiedlich!)

Anthere: diploider Sporophyt ("Mutterpflanze")

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere - 2

Skript - p. 87

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Pollen

Generative Zelle (mit Zellwand!), teilt sich später

Generative Zelle teilt sich bereits bei Pollenreifung in zwei Spermazellen

Lilium (Liliaceae) Silphium (Asteraceae)Vegetative Zelle Vegetative Zelle

Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Pollen

Skript - p. 87

Pollenkeimung

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 (1, Schema)

Megasporenmutterzelle: Meiose (R!)

Skript - p. 88

Embryosack-Entwicklung (2, Schema)

Gametophyt (8-kerniger Embryosack)

Sporophyt ("Mutterpflanze")

Embryosack-Entwicklung (2, Schema

Skript - p. 88

Doppelte Befruchtung

Kern der Eizelle

2 Polkerne verschmelzen >> sekundärer Embryosackkern

Sperma-Kern 1 (1n)

Sperma-Kern 2 (1n)

Zygote >> Embryo (2n)

>> Endosperm (3n)

Doppelte Befruchtung

Skript - p. 89

Samenbildung und Samenkeimung

Gametophyten (1n)

Sporophyt (2n)

Embryogenese

[+ Endosperm (3n)!]

Samenbildung und Samenkeimung

Skript - p. 89

Reifung von FrüchtenTypische Reifestadien

Mature Green

Breaker

Orange

rin-Mutante reift nicht!

rin-Mutante ist"vivipar"!

Atmung: sog. "Klimakterium"

Atmung: kein "Klimakterium"

CO2-Bildung CO2-Bildung

EthylenBildung

Reifung von Früchten

Skript - p. 90

Ethylen-Biosynthese

Amino-Cyclopropan-Carbonsäure

1978 von Shang-Fa Yang als Ethylen-Vorläufer erkannt

1979 von Boller und Kende entdeckt

1989 von Spanu und Boller entdeckt

C2H4 = Hormon!

Aktivierte Form von Methionin (hauptsächlich Donor von Methylgruppen)

Ethylen-Biosynthese

Skript - p. 90

Reifung von Früchten / Manipulation der Ethylen-Bildung

Gentechnische Möglichkeiten zur gezielten Reduktion der Ethylen-Bildung

Blockierung mitAntisense-Technik

Expression einer bakteriellenACC-deaminase

Blockierung mit dominant negativer Mutante

Reifung von Früchten

Skript - p. 90

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten

ACC-Synthase-Antisense-Tomaten

Skript - p. 91

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten

Titelbild Science

(nicht im Skript)

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 1a

Sogenannte "Antisense-Konstruktion"

35S-Promotor NOS-TerminatorZur ACC-Synthase-mRNA komplementäre Sequenz

Science - Fig. 1a

Skript - p. 91

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 1b

Sogenannter "Southern Blot" (DNA-DNA-Hybridisierung)

Wildtyp Transformanten

1) Auftrennung von DNA-Fragmenten mittels Elektrophorese

2) "Blotting" auf Membran3) Hybridisierung mit 32P-markierter

DNA4) Autoradiogramm

Bande des Wildtyp-Gens

Bande des Antisense-Konstrukts

Science - Fig. 1b

Skript - p. 91

ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 2

Keine "autokatalytische Induktion" der Ethylen-Synthese mit Propylen

"Autokatalytische Induktion" der Ethylen-Synthese mit Propylen

Ethylen (oder Propylen) induziert eine "klimakterische" Respiration!

Science - Fig. 2

Skript - p. 92

Science - Fig. 3

Skript - p. 92

Sogenannter "northern blot" (DNA-RNA-Hybridisierung)

Wildtyp "Antisense"

Science - Fig. 4

Skript - p. 92

ACCS2 "sense" Transkript

ACCS "antisense" Transkript

ACCS4 "sense" Transkript

TOM13 Transkript

Polygalacturonase Transkript

Alterung von einzelnen Zellen: Programmierter Zelltod

Seneszenz-Typen

Paradebeispiel I:Aerenchym-Bildung

Skript - p. 93

Paradebeispiel I: Aerenchym-Bildung

Seneszenz-Typen

Wurzeln eines Mais-Keimlings bei 20% O2

Wurzeln eines Mais-Keimlings bei 4% O2

Skript - p. 93

Paradebeispiel II: Trennschicht beim Blattfall

Seneszenz-Typen

Sog. "Abscissionszone" (engl. abscission zone)

Skript - p. 93

Alterung von Blättern: Seneszenztypen

Seneszenz-Typen

Skript - p. 93

Physiologie der Abscission

Auxin "von oben"hemmt Abscission

Auxin "von unten"fördert Abscission

Abscission (2)

Skript - p. 94

Kontrolle (Wasseragar)

Blütenwelke: Morphologie

Blütenwelke (1)

Skript - p. 94

06:00-15:00 16:00 18:00 20:00 24:00

Blütenwelke: Biochemie und Physiologie

Synchroner Abbau vonProtein und DNA

Proteinase:"konstitutiv"

DNase:induziert

Blütenwelke (2)

Skript - p. 94

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?

... und zum Dessert:Wieso werden die Wälder im Herbst bunt?

Frage der Woche: Herbstfärbung (mit Text)

Skript - p. 85

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