Zusammenfassung 9 BFP Blattmetamorphosen PDF

Preview

Summary

Zusammenfassung der Vorlesung "Bau und Funktion der Pflanzen" im WS 18/19 (Prof. Kemen)...

Description

VL 9

Das Blatt- Blattanatomie-Bewegungen  

Nastie (Bewegungsrichtung wird durch den Bau des Organs bestimmt) Tropismus (Bewegungsrichtung wird durch Reiz bestimmt)

  

Photonastie bei Oxalis: Licht, Tag-Nacht-Rhythmus Mimosengewächse: Verlust des Turgor, osmotischer Druck, durch elektrisches Potenzial ausgelöst Pulvinus: o osmotischer Motor oder pflanzlicher Muskel, osmotischer Motor an der Basis von bewegungsfähigen pflanzlichen Strukturen o Bewegung kommt durch Änderung des Turgors zustande o Es gibt zwei gegenüberliegende Bereiche innerhalb des Pulvinus: o Flexor (schwellen während der Blattsenkung an), Blatt wird nach unten gedrückt, Extensor schwillt gleichzeitig ab o Extensor (schwellen während der Blatthebung an, gleichzeitig Schrumpfen des Flexors o Im anschwellenden Extensor: Protonen (H+) werden nach außen gepumpt, Cl- und K+ und H2O kommt rein, gleichzeitig kommt im Flexor H+ rein und die Ionen gehen raus o Photonastie o Thigmonastie/Seismonastie der Mimose: Einklappen der Blätter auch bei Berührung oder Erschütterung, Blätter klappen nach unten, wenn die Extensorzellen ihren Turgor verlieren: K +Ausstrom, elektrische Reizleitung

 

Verringerung der Oberfläche durch Einrollen der Blätter: Mais Blattgelenke: Bulliform Cells o Bewegung durch Turgorveränderungen der Gelenkzellen o Bei Monokotyledonen o Bei Wassermangel schrupfen die „Bulliform Cells“, Blätter klappen zusammen, Schutz vor weiterer Austrocknung durch Transpiration oder durch Erhitzung durch Sonnenlicht, Effekt ist reversibel, nach Wassergabe öffnen sich die Blätter



Fleischfressende Pflanzen: Blattmodifikationen, kommen in nährstoffarmen Böden vor (v.a. Stickstoff-arm wie in Hochmooren), Verdauen von Insekten als zusätzliche Stickstoffquelle o Dionea (Venusfliegenfalle): o Anlockung durch Zucker, Bewegung der sensorischen Haare führt zu Druck/Zug auf basalen Zellen o Öffnung von mechanosensitiven Ionenkanälen o Einströmen von Ca2+ führt zur schnellen Änderung des Membranpotentials und daher elektromagnetischem Puls, Ausgleichen des Potentials durch Abgabe von Clo durch erschlaffenden Turgor im Inneren schnappt die Falle zu, Verdau der Insekten durch sekretierte Enzyme

Metamorphosen:

VL 9





Drosera (Sonnentau) o hat Klebefalle: Ausstülpungen/Haare: Emergenzen o hat Tentakel (Thigmonastier und Thigmotropismus), die mit Tracheidenstrang durchzogen sind, Drüsenknöpfchen sondern Sekrete ab, Krümmung der Tentakel durch Berührung der Insekten oder Einrollen des Blattes o Insekt wird gegen die Blattfläche gedrückt, die Drüsensekrete verdauen das Insekt, Resorbierung der Nährstoffe Nepenthes (Kannenpflanze)-Gleitfallen o Art Toilette- Symbiose: Aufnahme von Stickstoff, um Nährstoffe zu generieren o Wandständige Drüsen sekretieren saure Verdauungsflüssigkeit o Tiere rutschen an der glatten Wand ab, ertrinken in der Kanne  enzymatischer Verdau der Tiere o Blattunterseite ist außen an der Kanne, Oberseite innen



Utricularia (Wasserpflanze): Schluck-Saug-Falle o Grüne Blasen an zerschlitzten Blättern o Mit Wasser gefüllte Schluck-Saugfallen o Verschlussklappe schließt den „Mund“ o Beutetiere stoßen an Borsten, Verschlussklappe öffnet sich, Beutetiere werden mit einem Wasserschwall eingesaugt o Schluckvorgang durch Entspannung von eingedellten Blasenwänden



Blattranken: umgebildete Blattfiedern



Speicherblätter bei der Küchenzwiebel: schuppenförmige Niederblätter sind oft ohne Chlorophyll (bräunlich), haben manchmal unscheinbare Anhängsel zwischen Keimblätter und Laubblätter o Küchenzwiebeln sind Geophyten: mehrjährige Pflanzen, die mit unterirdischen Organen überwintern

Herbst und Blattfall   



Seneszenz: Synchroner Abwurf der Blätter im Herbst Immergrüne Tropenpflanzen verlieren das ganze Jahr Blätter Auslöser: o klimatische Bedingungen (Trockenheit durch Frost, Dürre) o Anreicherung von Ballast-Ionen durch Transpiration, z.B. Ca2+ kann nicht komplett ins Phloem abtransportiert werden, Blätter sind verbraucht, Blätter sind nicht frostresistent, funktionsuntüchtig Blätter haben Trennungsgewebe mit kleinen Parenchymzellen mit wenig Interzellularen o Trennungsgewebe früh in der Entwicklung angelegt o Erst bei bestimmten Bedingungen wird das Trennungsgewebe komplett ausdifferenziert o Polygalacturonasen trennen Mittellamelle, damit Blatt abgeworfen werden kann o Cellulasen und Polygalacturonasen lösen Mittellamelle und Primärwand auf

VL 9

Phasen des Blattfalls 1. Ausreichend Auxin vorhanden  Trennungsgewebe insensitiv gegenüber Ethylen (Reifungshormon)  Keine Ausdifferenzierung des Trennungsgewebes 2. Auxin Konzentration sinkt, Trennungsgewebe wird Ethylen-sensitiv 3. Trennungsgewebe wird synthetisiert  Cellulase, Polygalacturonase und andere hydrolytische Enzyme  Auflösung Mittellamelle und Zellwand

Die Wurzel  

Zur Verankerung, Wasser- und Nährstoffaufnahme und Speicher Früh entwickelt: Rhizoide, Wurzelhaare



Homorhizie: (bei Farnen und Monokotyledonen) o Farne: primär homorhiz: alle Wurzeln grundsätzlich sprossbürtig, Primärwurzel wird seitlich angelegt o Samenpflanzen: sekundär homorhiz: bei Samenkeimung entsteht Primärwurzel, diese stirbt bald ab, neue gleichwertige Wurzeln entstehen an der Sprossbasis o Adventivwurzeln: sprossbürtige Wurzeln, die nicht primär gebildet wurden. Sekundäre angelegte Wurzeln haben oft Stützfunktion (Mais) o Stelzwurzeln (bei der Mangrovenpflanzen/Brackwasserpflanzen): sprossbürtige Wurzeln, Stützfunktion, sekundär angelegt, v.a. Tropen-Bäume, Befestigung im Teichschlick  Entwicklung hängt von Bodenbeschaffenheit ab



Allorhizie: (bei Dikotylen Pflanze und den meisten Bäumen) o tief in den Boden rein reichende Wurzeln o eine Hauptwurzel: positiv gravitrop o Seitenwurzeln (1.Ordnung): plagiogravitrop (seitlich) o Seitenwurzeln höherer Ordnung: ungerichtet o Pfahlwurzeln: starkes Wachstum der Hauptwurzel im Vergleich zu den Seitenwurzeln (Kiefer, Tanne, Eiche, Karotten und Löwenzahn) bei Sturm bleibt Wurzel im Boden o Herzwurzeln: oft ausgehend von einer Pfahlwurzel, die sich später im oberen Bereich stark verzweigt (Lärche, Birke, Linde) o Flachwurzeln: Wachstum der Hauptwurzel bleibt hinter dem Wachstum der Seitenwurzeln zurück (Fichte, Esche) bei Sturm brechen Wurzeln auch mit raus

VL 9

Primärbau der Wurzel      

Hypokotyl: Bereich zwischen Wurzel und Keimblätter Wurzel wird schon im Embryo angelegt Entwicklung der Hypophyse: (Wurzelanlage) gesteuert durch Auxin, wichtig für die spätere Wurzelbildung Fehler bei der Entwicklung der Hypophyse führen zu wurzellosen Keimlingen Auxin: Pflanzen-Hormon, bekommt durch Transporter in der Plasmamembran eine Richtung, Gradient entsteht Embryo beginnt später bin Auxin-Produktion, Umorganisation der Auxin-Transporter  GNOM Gen, damit sich Embryo entwickelt

Längsachse Differenzierungszone

Streckungszone

Meristematische Zone Teilungszone Ruhendes Zentrum (QC) Stammzellen Wurzelhaube/Kalyptra

 die Wurzel wächst an der Spitze  Apikalmeristem/Vegetationspunkt   

Meristem: Bildungsgewebe, teilungsaktives Gewebe, undifferenzierte Zellen Ruhendes Zentrum/ Quiescent Center (QC): Zellen des QC teilen sich nur selten, Kontroll-Zentrum für die Aktivität der Stammzellen, Laser-Ablation des QC kein Wachstum der umliegenden Zellen Stammzellen: inäquale Teilung, nach Zellteilung: eine Zelle bleibt Stammzelle (Position im Geweb bleibt gleich), die 2. Zelle kann differenziern (Veränderung der Struktur und Funktion)

VL 9

- Epidermis, Rhizodermis - Columella - Columella Stammzellen - Wurzehaube - Cortex Rinde - Cortex Stammzelle - Ruhendes Zentrum - Perizykel - Perizykel Stammzelle - Endodermis - Prokambium Stele - Kalyptra Stammzelle

- ganz innen im Durchschnitt: Stele/ProkambiumPerizykelEndodermisCortex Rinde Epidermis Rhizodermis - Perizykel (äußerste Schicht des Zentralzylinders) und Stele/Prokambium sind der Zentralzylinder - im Zentrum befindet sich Parenchym - Endodermis: innerste Schicht der Wurzelhaube - abwechselnd Xylem (speichen-/strahlenförmig) und Phloem polyarche Anordnung - in Dikotyledonen: Xylem befindet sich im Zentrum, 4 Xylem-Pole: tetrarch (z.B. bei Ranunculus repens) - radiäre Anordnung der Leitbündel verleiht Stabilität (Anpassung, Verankerung) - Struktur wie mehradriges Kabel, hohe Zugfestigkeit und Biegsamkeit

Wurzelhaare       

Entstehung der Wurzelhaare in der Differenzierungszone Differenzierungszone: Ausbildung Wurzelhaare aus einzelnen Epidermiszellen: Trichoblasten Atrichoblasten: dazwischen liegende Epidermiszellen ohne Wurzelhaare Wurzelhaare wachsen an der Spitze (polares Spitzenwachstum) Starke Oberflächenvergrößerung durch Wurzelhaare Sind sehr kurzlebig (3-9 Tage Lebenszeit) Wachstumsrate bis zum 1 μm pro min

VL 9

Aufnahme des Wassers und der Nährstoffe   

Über Wurzelhaare Wasseraufnahme wo Wasserpotential im Boden weniger negativ ist als in der Wurzel Wasser im Boden: o Haft-/Adsorptionswasser an Bodenkolloiden (praktisch nicht verfügbar für Pflanze) o Kapillarwasser in Bodenkapillaren (verfügbar für Pflanze) o Grund- oder Stauwasser

Transportwege durch die Wurzel o o o  

Apoplastisch durch Zellwand (Apoplast= Zellwandkontinuum und Interzellularräume) Symplastisch im Cytosol (Symplast= Plasmamembran gebundene Protoplasten und ihre Verbindungen), über Plasmodesmen von Zelle zu Zelle verbunden Transzellulär (über die Wasserporen= Aquaporine, Transporter, etc.)

Sperre für Wassertransport: Endodermis als Transportbarriere Casparischer Streifen: o Physiologische Barriere o Gebildet in der Differenzierungszone o Netzartige Struktur o apoplastischer Transport wird symplastisch o Kontrollregion: Nährstoffe werden in die Zelle aufgenommen, Plasmamembranproteine kontrollieren den weiteren Transport in den Zentralzylinder, schädliche Stoffe werden nicht aufgenommen und über das Leitgewebe verteilt o Besteht (wahrscheinlich) aus Lignin

Endodermis 

Sekundäre Endodermis: o Auflagerung von Suberin auf Endodermiszellen (Verkorkung), sekundäre Endodermis o Nur noch symplastischer Transport über Plasmodesmata o Kein transzellulärer Transport o Aber Durchlasszellen ohne Suberin: hier transzellulärer Transport



Tertiäre Endodermis: o Auflagerung von Cellulose-Schichten oft lignifiziert auf die Suberinschicht (typische U-Form) o Durchlasszellen für transzellulären Transport o Abschottung der Zellen vom Umliegenden Gewebe o Protoplasten können absterben o Kommt nicht in allen Pflanzen vor

VL 9

      

Kapillarwasser des Bodens wird nur von der Wurzelhaaren passiv über die Zellwand aufgenommen Rhizodermis und Wurzelhaare haben deshalb keine Cuticula Wasser wandert weiter durch Diffusion in den Zellwänden (apoplastisch) in Richtung Zentralzylinder Durch den apoplastischen Transport wandern die zum Wachstum benötigten Ionen und auch Schadstoffe mit, daher gibt es Endodermis: Kontrollfunktion Durch Inkrustierung der Radialwände mit wachsartigen Substanzen (Endodermin) wir der apoplastische Transport unterbrochen, so werden schädliche Ionen zurückgehalten Zentralzylinder der Wurzel ist anders aufgebaut als der des Sprosses Das Xylem durchbricht strahlenförmig das Phloem und reicht bis auf eine Zellschicht (Perizykel) an die Endodermis Wasser kann dadurch schnell in das Xylem transportiert werden...