Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 1 Titel Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10

Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 1

Titel

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 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 [email protected]


In eigener Sache: Evaluation

In eigener Sache (II): Prüfungen


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:


Ophrys insectifera Ophrys sphegodes

Ophrys-Arten



Ophrys holoserica Cypripedium calceolus (Sexualtäuschblume) (Kesselfallenblume)

Ophrys und Frauenschuh



Nigritella nigra Orchis tridentata (Nektartäuschblume) (Nektartäuschblume)

Nigritella und Orchis



12. Macht euch die Erde untertan ...

Chemie, Pflanzenzucht, biologischer Landbau

Titel 12: Macht euch die Erde untertan

Skript - p. 113


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


Chemische Mittel in der Landwirtschaft: Wachstumsretardantien

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)

Umweltschäden lokal

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)

Umweltschäden global

Skript - p. 115


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


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


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. 117

10'000 klonale Nachkommen können verkauft werden!


Genetische Manipulation von Pflanzen in der Natur

Tumor-Bildung (mit Blatt-Teratomen):Agrobacterium tumefaciens

Wurzel-Teratome:Agrobacterium rhizogenes

Agrobacterium-Tumoren

Skript - p. 118


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


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


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


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


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


Agrobacterium-vermittelte Transformation - II

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)

Agrobacterium-vermittelte Transformation - III

Skript - p. 120


Biologischer Landbau ("Organic Farming")

Titel Science - 2002

Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002

Skript - p. 121


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


Vergleich des Aufwands an Düngemitteln und Energie

Zunehmender Energie-Aufwand!

Vergleich Düngemittel


Skript - p. 121


Vergleich der Erträge

Generell: Ertrag bei "konventionellem Landbau" etwas höher

... aber nicht viel!!

Vergleich Erträge


Skript - p. 122


Vergleich der Boden-Eigenschaften (I)

Biologischer Landbau fördert längerfristig Biodiversität und Bodenfruchtbarkeit!

Vergleich Bodeneigenschaften (I)


Skript - p. 122


Vergleich der Boden-Eigenschaften

Fig2_Science.jpg

Vergleich Bodeneigenschaften (II)

Nicht im Skript



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


" - 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


Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen

Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen (I)

Skript - p. 123-124


Prüfung: Einleitender Text

Anleitung zum Ausfüllen der folgenden Seiten Lesen Sie die Fragen genau und füllen Sie anschliessend die grau unterlegten Felder aus. Bei jeder Fragen ist angegeben, mit wieviel Punkten eine vollständig richtige Lösung bewertet wird. Insgesamt können für die 12 Fragen maximal 80 Punkte erreicht werden. Wo bei einer Frage nach mehreren Begriffen gesucht wird, gilt die Antwort nur als richtig, wenn alle Begriffe genannt werden und alle korrekt sind. Beispiel: Wenn nach den vier chemischen Elementen gefragt wird, aus denen die Aminosäure Glycin besteht, ist nur die Antwort “H, C, N, O” richtig, Antworten wie zum Beispiel “H, C, O” oder “H, C, N, O, S” gelten jedoch als falsch. Es werden keine halben oder geviertelten Punkte gewertet! Im Rahmen der 2. Vordiplomprüfung "Biologie 4" (total 210 Minuten) haben Sie ca. 40 Minuten Zeit für die vorliegende Prüfung in Pflanzenphysiologie. Sie können die 12 Fragen in beliebiger Reihenfolge lösen. Beachten Sie, dass die Fragen entsprechend der Vorlesung gegliedert sind! Es ist also wahrscheinlich eine Vereinfachung für Sie, wenn Sie die Fragen der Reihe nach durchgehen. Bearbeiten Sie die Fragen zügig, aber sorgfältig und ohne Hast! Teilen Sie die Zeit so ein, dass Sie pro Frage durchschnittlich drei Minuten bzw. pro “Punkt” etwa eine halbe Minute aufwenden! Viel Erfolg!

Einleitender Text

März 2007: Maximal erreichte Punktzahl =59

>54 Punkte gab eine 6, >31 Punkte eine 4

Skript - p. 123


Frage 1: Enzymkinetik

Skript - p. 124

Frage 1 (16.03.07)

Replikation

Transkription

Reverse Transkription

Translation

Desoxyribonucleotide

Ribonucleotide

Aminosäuren


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

Skript - p. 125

Frage 3a (16.03.07)

Photosystem 2

Keines von beiden

Beide Photosysteme

Keines von beiden

Photosystem 1


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)

Pyruvat

+

NAD+

+

Acetyl-CoA

CO2Coenzym A

+ +

NADH + H+

Skript - p. 125


Frage 5: Assimilat-Transport

Skript - p. 126

Frage 4b (16.03.07)

ATP/ADP Transporter Pyruvat-Transporter


Frage 4: Saccharose-Bildung

Skript - p. 126

Frage 5 (16.03.07)

Gymnospermen; Pinales; Pinaceae

Mai - Juni

Harzgang

Kambium

Markstrahl



Skript - p. 126

Frage 6a (16.03.07)

Nitrat-Reduktase

Ammonium-Ion, NH4+


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:



Schöne Ferien

und viel Erfolg!

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Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 1 Titel Pflanzenphysiologie Thomas Boller Frühjahrsemester 2010 Montag, 8 – 10