Entwicklung höherer Pflanzen PDF

Preview

Summary

übersicht übre die entwicklungen...

Description

Entwicklung höherer Pflanzen: Sprossachse und Wurzel wachsen endlos Meristeme tätig  Entw. Vegetationskörper aus embryonalen Bildungsgeweben primäre Meristeme durch Teilung aus Meristemzellen des Embryos Apikalmeristeme von Spross und Wurzel sekundäre Meristeme aus bereits ausdiff. Zellen, die sekundär ihre Teilungsfähigkeit erlangen (z.B. interfasciculares Cambium oder Korkcambium)  Entw. Sprossachse aus embry. Meristem des Vegetationskegels: zentraler Gewebekern: Corpus (von Tunica) Aus Protoderm Epidermis (chlorophyllfrei)mit Cuticula Aus Procambium Leitgewebe

Meristematische Zelle kann sich in alle Zelltypen umformen (vom identischen gen. Ursprung) Kontrolliert durch Genexpression und Lage der Zellen im Pflanzenkörper (Wurzel, Spross) o Geringste Abweichung zum Grundmodell bei Parenchymzellen  rel. unspezialisierte Zellen mit elastischen Primärwänden: - Mesophyllzellen: Photosynthese - Speicherparenchym: Speichergewebe - Parenchymxylem: zuständig für Aufnahme/ Abgabe von Substanzen an Xylemgefäße o Größte Veränderung bei Faserzellen:  Verdichtung der Zellwände, Längenwachstum (dafür teils Absterben einiger Zellinhalte) o Gefäßelemente:  Apotose (prog. Zelltod) für effektiven Stofftransport Grundgewebe:  Parenchymatisches Gewebe: o In Rinde von Sprossachse, Wurzel; Mark, primäre Rinde der Sprossachse, Mesophyll des Blattes o Adult: meristematische Teilung wg. ihrer Primärwände wichtig für Regeneration, Wundheilung o Photosynthese betreibend, Speicherung und Sekretion (nur in lebenden Protoplasten) o Wasser- und Assimilationstransport  

1

 Festigungsgewebe: Collenchym (Primärwandverdickung) -in noch jungen, wachsenden Pflanzenteilen - dicht unter Epidermis, chloroplasten- reich - Stützgewebe nach außen -lebende Zellen -ungleichmäßige Verdickung (unverholzt) - duch Cellulose- o. Pektinauflagerungen verstärkt -Ecken-oder Plattencollenchym

Sklerenchym (Sekundärwandverdickung) -in ausdifferenzierten, nicht mehr wachsenden Pflanzenteilen, keine Chloroplasten - Festigungs- u. Stützelemente -Apotose (durch Einlagerung toter Zelle) -gelichmäßige Verdickung (Verholzung mit Lignin um Leitbündel) -Steinzellen/Sklereide: massiv verstärkte Zellwand - Fasern: lange, schlanke Zellen (Flachs, Hanf) zug-und reißfeste Sklerenchymfaser

-Stoffaustausch mit Nachbarzellen über Tüpfel im unverdickten Wandbereich Isodiometrische Zellen: gleichmäßige Zellvergrößerung ohne OF- Vergrößerung (Kugel)  in Rinde, Mark, Mesenchym (Embryonales Bindegebe)  d. Loslösung v. Zellen aus Keimblättern des Embryos  Chloroplasten, Amyloplasten (Speicher)

 Leitbündel:  Primäres Phloem (Assimilationstransport von Blättern zu Wurzeln) aus Procambium  Sekundäres Xylem und Phloem(aus Cambium)  Primäres Xylem (Wasser- und Nährsalzeitung von Wurzeln zu Blättern) aus Procambium  Leitbündeltypen:  Konzentrische Bündel mit Außenxylem  Konzentrische Bündel mit Innenxylem: Farne  Radiales Leitbündel: in Wurzeln  Kollaterales Leitbündel: in Sprossachsen von Angiospermen und Gymnospermen  Offen kollateral: in Sprossachsen der Dikotylen  Geschlossen kollateral: in Sprossachsen der Monokotylen  Bikollateral Tracheale Elemente des Xylems mit sek.Wandverdickung (bedecken ges. Primärwand außer bei Tüpfeln) Tracheide (englumig) Gefäßelemente(weitlumig) Sekundärwände Ausgewachsen: keine Protoplasten abgestorben, verholzt(lignifiziert) -nicht vorhanden - perforierte WandteilePerforationsplatte an Endwänden (hoher Strömungswiderstand) (dort keine Primär- und Sekundärwandoffen) - Zellverbindung über Tüpfel in Zellenden -Zellenden miteinander verbunden zu Röhren Gefäße - Ringgefäße: ringförmig verdickte Sekundärwand -Fasertracheide: sehr lang gestreckt -Libriformfaser: ohne Tüpfel -Schraubgefäße: schraubenförmighöhere Stabilität -Netzgefäße: massive netzförmige Verdickung -Tracheen: weitlumig, geringer Strömungswiderstand , keine Querwände -Tüpfelgefäße: nur Tüpfel ohne Verdickung o Querwände lösen sich auf wg. Stabilität Sekundärverdickung  Enzyme, die Sekundärwand bilden: viel Cellulose, Pektin nur an Längswänden (gen. Programm: erst Querwandentfernung, dann längs seitige Verdickung) o Apotose (Zelltod) Gefäßentstehung aus meristematischen Zellen

2



Phloem: Leitgewebe für Nährstoffe: oHaupttransportzellen: Siebelemente (adult mit lebende Protoplasten) (mit Geleit- o. Strasburgerzellen)  Siebzellen Gymnospermen  Siebzellen mit Strassburger Zellen (spez. Parenchymzellen) Be- und Entladung benachbarter Siebzellen Querwände mit Siebfelder von Siebporen durchbrochen  Siebröhrenelemente Angiospermen: Siebröhren Stoffleitung mit Geleitzellen (Be- und Entladung der Siebelemente) Siebelemente durch Siebplatte mit extrem großen Siebporen getrennt Bildung von Siebröhrenelementen: - Geleitzelle u. Siebröhre gleichzeitig aus meristematische Zelle(teilt sich asymmetrisch) - Callose umsäumt Siebporen; P (Phloem)- Proteinkörper - Eliminierung fast allen ZellinhaltesABER: Geleitzellen mit vollständigem Zellinhalt

Abschlussgewebe:  Epidermis bei allen Pflanzenteilen bis zum sek. Dickewachstum mit wachshaltiger Cuticula bedeckt  Zw. Epidermiszellen Schließzellen Stomata -hypostomatisch: Unterseite -amphstomatisch: beide Seiten -epistomatisch: Oberseite (Seerose) -Epidermiszellen(keine Plastide)asym. Teilung kleiner Teil teilt sich nochmal Stomata-Apparat  Besonderheiten: Stoma nur Öffnung, Schließzellen mit Chloroplasten  Abschlussgewebe: - Cuticula (Wachs, Cutin), Trichome (Wurzelhaare)  Zellwand (Stabilität) Parenchym (Speicherung)  Kormophyten(Sprosspflanzen): Samenpflanzen, Farne Phytomere(Aufteilung in Spross): Phylloid (Blätter) -Blattanlagen -Achselknospen Cauloid (Sprossachse) Rhizoid (Wurzel) -Nodien (Knoten) –Internodien 3

 o  

Vegetationskörper von Algen, Pilzen, Felchten, Moosen: Thalli (sg. Thallus) Sprossachse: Oberirdische Stabilität - dient Photosynthese und Stoffspeicherung Wasser- und Stoffleitung zwischen Wurzeln und Blättern

Sekundäres Dickewachstum:  Apikalmeristeme: Spross, Wurzel  Lateralmeristeme: Cambium, Korkcambium  Lentizellen(Korkwarzen in Spross und Wurzel): - Gasaustausch über das Periderm -entstehen unter Bereich der ehemaligen Spaltöffnungen der Epidermis wichtig,da Periderm (Borke/ Kork) für Wasser und Gase undurchlässig ist  Epidermis als primäres Abschlussgewebe  Periderm als sekundäres Abschlussgewebe= Kork/Borkedurch Tätigkeit des Phellogens gebildet  Phellem, Phellogen, Phelloderm  alle Gewebe außerhalb des Korkcambiums abgestorben  Kork (Phellem) und Borke (Phellem, Epidermis, Cuticula)  Erstarkungswachstum der Sprossachse: Cambiumring immer weiter nach außen verschoben Umfang muss erweitert werdenprimäres Abschlussgewebe (Epidermis) reißt auf Cambiumring bildet Elemente des Leit- und Festigungssystems (Holz&Bast) Rinde= sekundäres Phloem(Bast), primäres Phloem, Periderm(Kork/Borke) alles außerhalb des Cambiums  lebende Zellen (Phelloderm) sterben irgendwann ab Borke nur totes Gewebe  während Wachstumsphase gibt Cambium neues sekundäres Phloem(Bast) nach außen und sekundäres Xylem(Holzmeist abgestorbene Zellen) nach innen ab  Kernholz (inneres, nichtleitendes, totes primäres Xylem)  Splitholz (äußeres, leitendes, frisches sekundäres Xylem)  Sek Xylem(Holz)- Zellen erfüllen im toten Zustand Funktion(Tracheide, Tracheen lignifiziert)  Jahresringe/Zuwachsringe: - Durch periodische Aktivität des Cambiums bedingt durch Wasserverhältnisse, Temperaturunterschiede der Jahreszeiten Zuwachsringe im sekundären Xylem  Frühholz: sek. Xylem weitlumig (Tracheide, Tracheen)  Spätholz: englumig Wurzel  Speicherung von Reservestoffen wie Saccharose, Stärke, Inulin  Primärwurzel vom Embryo abstammend  Kalyptra (viele AmyloplastenStärkespeicherung)  Schleimhülle von Kalyptra(Bodenschicht, d. Schleimhülle ,Wurzelhaare mit Wurzel verb. Rhizosphäre)  Allorhizes Wurzelsystem: - eine Hauptwurzel; Seitenwurzeln dringen tiefer in Boden ein  Homorhizes Wurzelsystem: -Primärwurzeln kurzlebig - Wurzelsystem aus Adventivwurzeln (faserartig) -wegen Tiefe und großflächiger Ausbreitung Schutz gg Bodenerosion  Prim. Zst. der Wurzel: Rhizodermis (Abschlussgewebesys.); Rinde (Grundgewebe); Zentralgewebesystem  Gravitropismus:  Wachstum der Wurzeln Richtung Erdmagnetfeld  Amyloplasten richten sich nach Schwerkraft ausziehen an Mikrotubuli des Zellskeletts Produktion von AuxinWurzelwachstum Richtung Gravitation  Columella (zentrale Wurzelhaube mit stärkeführenden Amyloplasten)  Spross negativ gravitrop; Wurzel pos. gravitrop  Protoderm (=äußerste Zellschicht am Spross- und Wurzelscheitel, daraus Rhizodermis)Rhizoderm  Wurzelzonen:  Differenzierungs- /Wurzelhaarzone: - Ausdifferenzierung meister Zellen primären Gewebes -Bildung der Wurzelhaare(endogen)  Zellstreckungszone: - Längenzuwachs beruhend auf Zellverlängerung -in Differenzierungszone kein Längenwachstum mehr -Grundmeristem, Protoderm, Reifung der Leitbündel  Zellteilungs-/Sprossungszone: - KalyptraApikalmeristemProcambium  sekundärem Dickewachstum: 4

Verlust der primären Rinde (verbleibt aber parenchymatisch) Cambium entseht durch Teilung meristematisch gebliebener Procambiumzellen zw. primären Xylem und Phloem (wo Streckungswachstum beendet ist) Endodermis besitzt Caspary- Streifen:  Schließt Wurzelrinde gegen Zentralzylinder ab  Umfasst Festigungs- und Leitgewebe  Wandverdickung in radialen Wänden der Endodermiszellen (mit Suberin imprägniert, teils lignifiziert)  Aus lebenden ZellenKontrolle über Wasser- und Nährstofftransport zw.Zentralzylinder und Rinde  Undurchlässig für Wasser und Ionen (physiologische Scheide)  Apoplastischer Transport (über Zellwände)von Wasser , Nährsalzen wird über Endodermis durch Caspary- Streifen blockiert  Alle Substanzen müssen über lebende Protoplasten der Endodermiszellen in Zentralzylinder  Durchquerung der Plasmamembran oder  Symplastisch über Plasmodesmen (verbinden Protoplasten der Zellen miteinander)  



Exodermis (meist verkorkte Zellenkein Wasserverlust) aus äußerer Schicht der primären Rinde Rhizodermis aus Exodermis Rhizodermis bildet Wurzelhaare ausextreme Oberflächenvergrößerung;in Differenzierungszone) Gasaustausch zw. Wurzel und Boden über Lentizellen im Periderm Radiales Leitbündel von Endodermis ringförmig umgebenLeitgewebezylinder Zentralzylinder: - primäres Leitgewebe -Schichten von nicht leitenden Zellen(Perizykel zw.Endodermis und Leitgewebe und umschließt dieses vollständig)  Perizykel:  grenzt an die Endodermis nach innen; in ihr entstehen Anlagen für SeitenwurzelnKorkcamium  Seitenwurzeln in Perizykel angelegt  Cambium- und Procambiumbildung  Erstes Phellogen entsteht im Perizykel, bildet nach Innen Phelloderm, nach außen Phellem (Kork)  Seitenwurzeln:  entstehen durch Zellteilung im Inneren; Leitbündel müssen vorhanden sein  anfangs kein Kontakt zw. Zentralzylinder von Haupt- und Seitenwurzeln Differenzierung der dazwischenliegenden Parenchymzellen zu Xylem und Phloem  Dickewachstum bzw. Peridermbildung werden Epidermis, primäre Rinde samt Endodermis abgestoßen Peroderm, Perizykel mit Cambiumschicht bleiben übrig Sprossachse Wurzel Leitsystem Kollaterale Leitbündel Radiale Leitbündel Apikalmeristem An Sprossspitze Hinter Wurzelspitze, von Kalyptra geschützt Zentrales Gewebe Markparenchym Xylemparenchym Abschlussgewebe 1. Epidermis 1. Rhizodermis 2. Periderm 2. Exodermis 3. Borke 3. Periderm Procambium trennt primäres Xylem und Phloem Epidermis Rhizodermis Periderm Periderm Lentizellen /Korkwarzen Lentizellen/Korkwarzen Primäre Rinde Perizykel Primäres Phloem Primäres Phloem Sekundäres Phloem Sekundäres Phloem Cambium Cambium Sekundäres Xylem Sekundäres Xylem Primäres Xylem Primäres Xylem= Markparenchym Xylemparenchym Das Blatt:  Entsprechend den Lichtverhältnissen  Hydrophyt (Wasserpflanzen z.B. Seerose): unters. Blattstellung:  Große Intrazellularräume für Auftrieb -kreuzgegenüber dadurch eigtl. instabiles Blatt, aber Festigung durch Trichos  Spaltöffnungen (Stomata) nur in oberer Epidermis wg. Ga - wechselständig -Rosette 5      

Mesophyt: Xerophyt (z.B. Zuckerrohr):  Sehr dicke Cuticula aus Wachsen  Mehrfache Epidermisschichten; auch mehrschichtige untere Epidermis  auch mehrschichtiges Palisadengewebe  Spaltöffnungen eingesenkt und im Mesophyll mit Trichonen(Haarbildung) versehen  Blüte:  Regenerierte Sprossachsestarke Mitoseaktivität in ApikalmeristemUmwandlung in Blütenorgan  Heteromorpher Generationswechsel (triploid)  Homöotische Mutation: Bildung falscher Organe am falschen Platzhomöotische Gene 3 Gensätze- A,B,C- für normale Entwicklung APELATA2- AP2 (A- Gen-Klasse) PISTILLATA- AP3 (B-Gen-Klasse) AG- Aganus (C- Gen- Klasse)

 

 AP2 ausgeschaltet: keine Sepalen, Petalen mehr dafür mehr Stamina und Carpellen (SepalenCarpellen;PetalenStamina)  AP3 ausgeschaltet: keine Petale und Stamina mehr  dafür mehr Carpellen und Sepale (PetaleSepale; StaminaCarpellen)  AG ausgeschaltet: keine Stamina und Carpellen mehr dafür nur Petale und Septale (StaminaPetalen; Carpelle fehlen ganz)  Alle Gene ausalle Blütenorganelle zu Blättern  Determination von Sprossachse:  Morphologische Umwandlungen(Anpassung), sodass keine Homologie (Ursprungsgleichheit) erkb.  (z.B. Feigenkaktus):Sprossachse übernimmt BlattfunktionAchse abgeflacht, verbreitet, Blätter reduziertblättrige Flachsprosse (Platycladien-homolog zur Sprossachse,analog zum BlattBlätter zu Dornen reduzierthomolog zum Blatt)  Sprossachse übernimmt Stoffspeicherung durch das Anlegen parenchymatischen FüllgewebesVerdickung des Hypocotyls(unterhalb der Keimblätter)  Stacheln sind Aufsätze(Emergenz vom Rindegewebe)  Dornen stabiler, aus Holzkörper des Tragesters erwachsen  Wurzelmodifikationen:  Veränderung als Speicherorgan zur Rübe mittels massiv erweitertem Rindenparenchym  Zuckerrübe: Wurzelrübe mit geringer Beteiligung des Hypokotyls  Futterrübe: Hypocotyl und Wurzelrübe gleichermaßen verändert  Rote Rübe: nur Hypocotyl verändertSprossmetamorphose(Hypocotylknolle)  Haftwurzeln (z.B. Efeu): als Kletterhilfe  Luftwurzeln bei Epiphyten (Aufsitzerplfanzen)zur Wasseraufnahme  Teils grüne Absorptionswurzeln(photosynthetisch aktiv)bei Epiphyten (Orchideen), Kletterpflanzen  Fleischfressende Pflanzen(Insectivor):  Grund: Standortumgebung N²-armkeine Fixierung von N²Insektenfang als Stickstoffquelle aus Verdauungssäfte N²- und Aminosäuregewinnung  Sonnentau (Droseraceae):  Klebefallen auf TentakelnBerührungsreizeTiere kleben festZersetzung  Wasserschlauch(Lentibulariaceae):  Blasen öffen sich bei Reizungsaugen Tiere in Pflanze  Venusfliegenfalle (Dionaea muscipula):  BlattspaltenKlappfalten  Füllborstenreagieren nicht auf jeden Reiz(Energieersparnis)nur bei Reizung übere mehrere HaareAusschüttung von SekretenVerdauung  Gleitfalten(Kannpflanzen-Nepenthes):  Insekt angelocktrutscht auf glatter Fläche runterlandet im SekretVerdauung 6...