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Pflanzenphysiologie 08 (03. 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 ...
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 2
Ankündigung Exkursionen
Programm der Feldstudien für die nächste Woche
Di
Mi
http://www.conservation.unibas.ch/teach/feld.php?lang=de
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 3http://plantbiology.unibas.ch/teaching/pflanzenphysiologie/
Pflanzenphysiologische Exkursion VIII: Gesund und krank
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Pflanzenphysiologische Exkursion VIII: Gesund und krank
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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
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En Guete!
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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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 8
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 9
Entwicklung der Blüte
1. Ring: Sepalen (Kelchblätter), wegpräpariert2. Ring: Petalen (Kronblätter)
3. Ring: Stamina (Staubblätter)
4. Ring: Carpelle (Fruchtblätter)
3a
3b
Umsteuerung des Apikalmeristems
Entwicklung der Blüte
Skript - p. 86
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Blütenphänotypen von homöotischen Mutanten
Blütenphänotypen von homöotischen Mutanten
Skript - p. 86
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 11
Blütenphänotypen : apetala-2
Keine Kronblätter
Blätter / Fruchtblätter statt Kelchblätter
Apetala-2
Skript - p. 86
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 12
Blütenphänotypen: apetala-3
Kelchblätter statt Kronblätter
Kelchblätter normal
Frucht- statt Staubblätter
Apetala-3
Skript - p. 86
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Blütenphänotypen: agamous
Kelch- und Kronblätter statt Staub- und Fruchtblätter
Agamous
Skript - p. 86
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 14
Blütenphänotypen: Dreifachmutante
Blätter statt Blütenorgane
Dreifach-Mutante
Skript - p. 86
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 15
Das ABC-Modell
Drei Gene bestimmen vier Identitäten!
ABC-Modell
Skript - p. 86
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 16
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 17
Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere (1)
Meiose (R!)
Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere - 1
Skript - p. 87
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 18
Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere (2)
Pollen: haploide Gametophyten (genetisch unterschiedlich!)
Anthere: diploider Sporophyt ("Mutterpflanze")
Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Anthere - 2
Skript - p. 87
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 19
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
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Pollenkeimung
Entwicklung des "männlichen" Gametophyten: Pollenkeimung
Skript - p. 87
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 21
Entwicklung des "weiblichen" Gametophyten
Entwicklung des "weiblichen" Gametophyten
Skript - p. 88
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 22
Embryosack-Entwicklung (1)
Megasporenmutterzelle: Meiose (R!)
Embryosack-Entwicklung (1)
Skript - p. 94
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 23
Embryosack-Entwicklung (1)
Embryosack-Entwicklung (2)
Skript - p. 94
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 24
Embryosack-Entwicklung (1, Schema)
Embryosack-Entwicklung (1, Schema)
Megasporenmutterzelle: Meiose (R!)
Skript - p. 88
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 25
Embryosack-Entwicklung (2)
Embryosack-Entwicklung (2)
Skript - p. 88
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 26
Embryosack-Entwicklung (2, Schema)
Gametophyt (8-kerniger Embryosack)
Sporophyt ("Mutterpflanze")
Embryosack-Entwicklung (2, Schema
Skript - p. 88
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 27
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 28
Samenbildung und Samenkeimung
Gametophyten (1n)
Sporophyt (2n)
Embryogenese
[+ Endosperm (3n)!]
Samenbildung und Samenkeimung
Skript - p. 89
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 29
Reifung von FrüchtenTypische Reifestadien
Mature Green
Breaker
Orange
Red
rin-Mutante reift nicht!
rin-Mutante ist"vivipar"!
Atmung: sog. "Klimakterium"
Atmung: kein "Klimakterium"
CO2-Bildung CO2-Bildung
EthylenBildung
EthylenBildung
Reifung von Früchten
Skript - p. 90
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 30
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 31
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 32
ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten
ACC-Synthase-Antisense-Tomaten
Skript - p. 91
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 33
ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten
Titelbild Science
(nicht im Skript)
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 34
ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 1a
Sogenannte "Antisense-Konstruktion"
35S-Promotor NOS-TerminatorZur ACC-Synthase-mRNA komplementäre Sequenz
Science - Fig. 1a
Skript - p. 91
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 35
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 36
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 37
ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 3
Science - Fig. 3
Skript - p. 92
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 38
ACC-Synthase-"Antisense"-Tomaten – Fig. 4
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
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 39
Alterung von einzelnen Zellen: Programmierter Zelltod
Seneszenz-Typen
Paradebeispiel I:Aerenchym-Bildung
Skript - p. 93
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 40
Paradebeispiel I: Aerenchym-Bildung
Seneszenz-Typen
Wurzeln eines Mais-Keimlings bei 20% O2
Wurzeln eines Mais-Keimlings bei 4% O2
Skript - p. 93
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 41
Paradebeispiel II: Trennschicht beim Blattfall
Seneszenz-Typen
Sog. "Abscissionszone" (engl. abscission zone)
Skript - p. 93
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 42
Alterung von Blättern: Seneszenztypen
Seneszenz-Typen
Skript - p. 93
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 43
Physiologie der Abscission
Auxin "von oben"hemmt Abscission
Auxin "von unten"fördert Abscission
Abscission (2)
Skript - p. 94
Kontrolle (Wasseragar)
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 44
Blütenwelke: Morphologie
Blütenwelke (1)
Skript - p. 94
06:00-15:00 16:00 18:00 20:00 24:00
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 45
Blütenwelke: Biochemie und Physiologie
Synchroner Abbau vonProtein und DNA
Proteinase:"konstitutiv"
DNase:induziert
Blütenwelke (2)
Skript - p. 94
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Pflanzenphysiologie 08 (03. Mai 2010) - 46
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