Gewebekultur. Vollständige Pflanzen oder Pflanzenorgane wie Sprosse oder Wurzeln können auf einem künstlichen Medium, das Nährstoffe und Hormone enthält, aus isolierten Zellen oder Geweben gezogen werden.

Wildkraut, Kohlgewächse (Brasicacae) ca. 30 cm, 10.000 Pflanzen / m2

6 Wochen: Samenreife Zwittrige Blüten, Selbstbestäubung, 30 bis 50

Samen pro Blüte, mehrere 1.000 pro Pflanze 5 Chromosomen (haploid) Genom = klein, wenig disperse repetitive DNA

Jahr 2000: Gesamtsequenz des Genoms

125 Mb DNA, kodieren für 25 000 Proteine; ca. 100 Mb proteincodierend; daher pro Protein durchschnittlich 4 kb

250 Mbit = ca. 31,3 MB Information bzw. 25 MB für Proteine; ca. 1 kB für 1 Protein

Chemische Methode Basenspezifische Spaltung denaturierter

Einzelstrang-DNA durch Chemikalien

Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese

Enzymatische Methode Einbau in Bakteriophagen-Einzelstrang

Hybridisierung mit einer synthetischen DNA

Desoxynucleoside3P + DNA-Polymerase - Lösung

Veränderte Nucleoside (Didesoxy), Synthese wird abgebrochen

Gelelektrophorese

Zerschneiden mit Restriktionsenzymen

Auftrennen durch Gelelektrophorese gemäß der Länge der Fragmente (RFLP = Restriktionsfragmentlängen-Polymorphismus

Färben

Übertragen vom Gel auf Zellulose

Sonden

Detektion

Entwicklung:

Wachstum

Differenzierung

Morphogenese (Musterbildung)

Wachstum Trockengewichtszunahme

Frischgewichtszunahme

Volumszunahme

irreversibel

Wachstumsfaktoren (Vitamine etc.)

Antimetabolite (p-Aminobenzoesäure, Sulfonamid, Folsäure..)

Sind Wachstumsfaktoren ähnlich

Antibiotica (Penicillin, Streptomycin, Chloramphenicol, Tetracyclin....)

Wachstumshemmer

Antimetabolite

Antibiotika

WachstumTeilungswachstumStreckungswachstum

DifferenzierungVerschiedenwerden d. Zellen in Struktur

und Funktion Morphogenese (Musterbildung)

Räumliche Organisierung differenzierter Einheiten zu einem übergeordneten Ganzen.

Innere Faktoren

Intrazelluläre Regulation Regulation der Genexpression

Regulation der Enzymaktivität

Interzelluläre Regulation Phytohormone

Äußere Faktoren

Biotische

Abiotische

Aktive Gene

Reprimierte Gene

Aktivierbare Gene

Reprimierbare Gene

DNA-Microarrays

Die DNA-Chip-Technologie nutzt Techniken aus der Halbleiterfertigung, um bekannte Gene auf einem fingernagelgroßen Plastik- oder Glasplättchen, dem Microarray, zu identifizieren und deren Aktivität zu messen

1. DNA-Bruchstücke auf Glasplatte2. Isolation von m-RNA3. Inverse Transskriptase cDNA, cDNA +

Fluoreszenzfarbstoff4. cDNA + Fluoreszenzfarbstoff + Microarray5. Gepaarte DNA (ungepaarte wird

abgewaschen)

Regulierung der Genexpression bei Prokaryonten

Hierarchie

Regulatorgen

Operatorgen

Strukturgen

Strukturgen + Operatorgen = Operon

Ähnliche Wirkung wie tierische Hormone Können auch am Bildungsort wirken Mengenverhältnis der Hormone

Auxine Gibberelline Cytokinine Abscisinsäure Ethylen Jasmonate

IAA Indol-3-yl-essiggsäure (indole acetic acid)

Streckungswachstum Zellteilungen im Kambium Seitenwurzelbildungen (Stecklinge!) Zellteilungen in Gewebekulturen Apikale Dominanz Blatt- und Fruchtfall Parthenokarpie (Frucht ohne

Gametenkopplung) Krümmung zum Licht

GA3; Gibbanskelett

Mehr als 60 verschiedene sind bekannt

“Krankheit der verrückten Reiskeimlinge”

Gibberella fujikuroi = Fusarium moniliforme

Zellteilung und Zellstreckung

Zellteilungen im Kambium

Parthenokarpie

Blütenbildung (Langtag-/Kältepflanzen; Nicht Holzpflanzen)

Brechen der Winterruhe

Apikaldominanz (Verstärkung)

Brechen der Samenruhe

Ähnlich den Auxinen, aber:

+ Phloemdifferenzierung, Ruheknospen, Samenkeimung

- Adventivwurzel

Förderung männlicher Blüten

(IAA weibliche)

HN

NN

N

NHR OH2C Kinetin

H2COH

C

CH3

CHH2CZeatin

Zellstreckung & Zellteilung

Brechen der Keimruhe; statt Hellrot

Brechen der apikale Dominanz (Gewebekulturen, Seitenknospen)

Verzögerung der Seneszenz; Sink/Retention

Antagonist zu den Auxinen, Gibberellinen und Cytokininen

Spaltöffnungsschluss

„Stresshormon“

Dormanz

Abscission

Gasförmig!

H2C = CH2

Fruchtreife

Seneszenz

Blatt- und Fruchtfall

Manchmal: Blühinduktion

Das “Tricolore”-Modell

Parasiten: Schließen sich direkt dem Stoffwechsel lebender Organismen an (ohne Vorteil für den Wirt

Fakultative Parasiten

Obligate Parasiten

Symbiose: Zeitweiliges oder dauerndes Zusammenleben artverschiedener Organismen; wechselseitiger Nutzen

Mistel: Nadel- und Laubbäume; Früchte. weiße Beeren (Vögel); Rindenwurzeln; Haustorien; Hemiparasit (grün)

Kleeseide (Cuscuta); schädigt Wirt letal

Wurzelknöllchen

Flechten

Mykorrhiza

Ektomykorrhiza

Endomykorrhiza

Ekt-Endo-Mykorrhiza

Höhere Pflanze und Bakterien bzw. Aktinomyceten

Können den N2 der Luft binden

Haben Plasmide, die durch Wurzelabscheidungen aktiviert werden

Knöllchenbildung

Pilz (Mycobiont) und Alge bzw. Cyanobakterium (Photobiont)

Sehr Enge Beziehung: ein gewissermaßen neuer Organismus entsteht

Mycobiont: Ernährung und Stickstoff

? Nutzen für Photobiont

Pilzwurzel

Pilz und höhere Pflanze

Ektomykorrhiza: Nadel- und Laubbäume gemäßigter Breiten; interzelluläres Eindringen der Pilzhyphen in die Rinde

Endomykrrhiza: Pilze wachsen intrazellulär; Orchideen

Ekt-Endo-Mykorrhiza: Übergänge zwischen Ekto- und Endomykorrhiza