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Biologie 2 (Subject) / Tudzynski (Lesson)

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• Reaktion auf Pathogenbefall Lokal: -induzierte chemische Abwehr - Ausbildung mechanischer Barrieren -„Selbstmord“ befallener Zellen („Hypersensitive Antwort“) Alarmierung des gesamten Abwehrsystems (systemisch erworbene Resistenz)
• Signalaufnahme und Verarbeitung Pflanzliche Signalketten Aufgebaut wie in tierischen Systemen: Rezeptoren in der Zellmembran Weiterleitung des Signals durchu.a. Proteinkinasen Aktivierung von Zielgenen durchTranskriptionsfaktoren
• Fortpflanzungsformen: Vegetativ:• ohne Änderung der Kernphase (haploid/diploid)• keine Rekombination, identische Reduplikation• Ziel: Massenvermehrung Sexuell:• mit Änderung der Kernphase (Fusion von Gameten)• Rekombination, Nachkommen variieren• Ziele:- genetische Neukombination/Flexibilität- Bildung von Überdauerungsformen
• Vegetative Fortpflanzung bei Pilzen und niederen Pflanzen:wichtigste Massenvermehrungsform Zellteilung (Einzeller, einfache Thalli) Abschnürung von Teilstücken Sporenbildung bei höheren Pflanzen: eher selten Sprossung Fragmentierung Artifiziell: Regeration aus Zellen/Pflanzenteilen--- > Landwirtschaft/ Gartenbau!
• Vegetative Fortpflanzung bei Pilzen vorwiegend durch Bildung von Sporen Niedere Pilze: Endosporen (in Sporangien)Höhere Pilze:- Exosporen(Konidien)- Zerfall der Hyphen (Chlamydosporen)
• Vegetative Fortpflanzung bei Algen Zellteilung: Einzeller, fädige Formen -> ChlamydomonasSporen: einfache Thalli -> Cladophora Bildung neuer Thalli (z.T.aus spezialisierten Zellen)-> Volvox
• Vegetative Fortpflanzung bei Moosen -Lebermoose: häufig (z.B. durch Brutkörper) -Laubmoose: alle Thallusteile können regenerieren
• Vegetative Fortpflanzung bei Farnen -Regeneration von Thallusteilen-blattbürtige Brutsprosse (Bulbillen)
• Vegetative Fortpflanzung bei höheren Pflanzen Adventivsprosse:• an intakten Pflanzen: z.B. Bryophyllum, Calanchoe• an Wurzeln/Ausläufern:z.B. Strandhafer,Espen• an Pflanzenteilen (Regeneration)Adventivwurzeln:• an intakten Pflanzen (teilweise Sonderfunktionen, z.B.Luft- oder Stützwurzeln)• an Pflanzenteilen (Regeneration) Regeneration hat große Bedeutung imGartenbau und in der Landwirtschaft
• Evolutive Trends der Sexuellen Fortpflanzung bei Pflanzen: Befruchtungsmodus: Isogamie/ Anisogamie/Oogamie Wasser-unabhängige Befruchtung: Pollen Entwicklungszyklen: Haplont/Haplo-Diplont/Diplont Schutz der Zygote: Verstärkte Zellwand/Archegonium/Samen  
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• Blütenmorphologie -> sehr variabel monoezisch/dioezisch Einzelblüten/Blütenstände Anpassung an Bestäubungsmodus
• Genetische Mechanismen zur Erhaltung der Variabilität Verhinderung der Selbstbefruchtung→ Inkompatibilität Mechanismen:- Abstoßung des Pollens- mechanische Selbstbefruchtungssperren- verschiedene Reifungszeiten dermännlichen/weiblichen Blütenteile
• Entwicklung Wachstum: irrreversible Größenzunahme durch Zellteilung/ Zellvergrößerung Differenzierung: Erwerb zell-spezifischer struktureller und funktionaler EigenschaftenMorphogenese: Formbildung
• Steuerung der Entwicklung Umweltfaktoren Hormone Genetisches Programm
• Modellsysteme zur Erforschung der pflanzlichen Entwicklung Protisten: Dictyostelium discoideum ein zellulärer Schleimpilz Algen: Acetabularia mediterranea eine siphonale Grünalge Blütenpflanzen: Arabidopsis thaliana Acker-Schmalwand die Modell-Blütenpflanze klein kurzer Entwicklungszyklus kleines Genom
• Lebenszyklus von Blütenpflanzen Samenkeimung Spoß-/Wurzelentwicklung Blütenbildung Samenbildung Seneszenz
• Cytoskelett Determinierung der Zellteilung und Zellstreckung Festlegung der Teilungsebene -> Mikrotubuli Festlegung der Streckungsrichtung -> Mikrofibrillen aus Cellulose  
• Moderne Landwirtschaft Hohe Erträge bei niedrigem Personalaufwand Hoher Mechanisierungsgrad Hohe Spezialisierung (Monokulturen!) Leistungsfähige Rassen /Sorten
• Biologische Forschung in den Agrarwissenschaften Biologische Schädlingsbekämpfung•Natürliche Feinde/ Nützlinge•Sexuallockstoffe/Pheromone Probleme:- Spezifität: keine direkte Beeinträchtigung von Nicht-Schädlingen- Ökologie: keine Verschiebung von Populationen Hohe Anforderungen an Chemische Mittel: spezifisch : nicht toxisch für Nicht- Zielgruppen breit wirksam: gegen möglichst viele Schädlinge abbaubar : keine Rückstände im Boden/Organismus  
• Moderne Entwicklung von chemischen Bekämpfungsmitteln Definition von „Targets“:Achillesfersen der Schädlinge HTS (High Throughput screening): Test vieler Substanzen auf Wirksamkeit gegen das Target Weiterentwicklung des „Lead“ Chemische Modifizierung wirksamer Substanzen
• Agrarchemie: Plant Growth regulators(PGR)• Hormone: Gibberelline•Wuchshemmer→ automatisierte Ernte!• Induktoren der Abwehrbereitschaft(induzierte systemische Resistenz)
• Biologische Forschung in den Agrarwissenschaften: Züchtung:gezielte Verbesserung von Tieren und Pflanzen durch- Kreuzung- Auslese der Nachkommen Züchtungskriterien bei Pflanzen:•Ertrag•Schädlingsresistenz•Resistenz/Toleranz gegenüber extremen Umweltbedingungen•Produktqualität Kreuzung Zuchtline x verwandte Wildpflanze -> vergrößertden Gen Pool
• Beziehungsformen zwischen Organismen Konkurrenz: für beide Partner ggf schädlich Karpose: ein Partner profitiert, der andere wird nicht beeinträchtigt- Kommensalismus: “Mitessertum”- Parökie: schützendes Nachbarschaftsverhältnis- Synökie: Wohngemeinschaft Prädation: ein Partner lebt einseitig auf Kosten des anderen- Carnivorie/Herbivorie- Parasitismus Symbiosen/Mutualismus: beide Partner profitieren
• Stickstoffassimilation in Pflanzen durch symbiontische Bakterien Leguminosen! Rhizobien:- leben in Wurzelknöllchen- versorgen die Pflanze mit anorg. StickstoffPflanzen: versorgen Bakterien mit- Kohlenstoff- Assimilaten- Energie Wichtige Nutzpflanzen:- Sojabohne (Glycine max)- Erdnuß (Arachis hypogaea)- Erbse (Pisum sativum)- Ackerbohne (Vicia faba) Etablierung der Symbiose:- Freilebende Zellen von Rhizobium- Erkennung der Wurzelhaare der Wirtspflanze (Lektine!)- Einkrümmung der WH, Einschluß des Bakt.- Selektive Wurzelhaarinfektion- Ausbildung des Infektionsschlauches- Infektionsschlauch durchdringt Zellwand und erreicht Cytoplasma der Rindenzellen- Einwanderung der Bakterien- Vermehrung der Bakterien
• Mykorrhiza: Symbiosen von Pilzen und Höheren Pflanzen- Hyphen umgeben die Wurzeln und dringen(unterschiedlich tief) in das Gewebe ein- Nutzen des Pilzes: Assimilatversorgung- Nutzen für die Pflanze: Wasser-und Nährsalzversorgung Schutz vor Pathogenen
• Flechten: Symbiosen aus Algen und Pilzen: Nutzen: Algen liefern Assimilate,Pilze liefern Wasser, Nährsalze und Schutz völlig neue Morphologie Anpassung an Extrembedingungen:Trockenheit, Nährstoffarmut neue Biosynthesewege:Flechteninhaltsstoffe
• Symbiosen von Tieren und Algen - Chlorella(einzellige Grünalge) mit Hydraviridis (Süßwasserpolyp) - Chlorella in Ciliaten (Pantoffeltierchen) - Dinoflaggelaten in Korallen - Algenchloroplasten in Gastropoden
• Zooxanthellen Einzellige Algen Photosynthese ⇒ Organische Verbindungen für Koralle Koralle bietet Schutz und wichtige Nutrienten
• Algen als Organelle in Gastropoden Meeresschnecken(Ordnung Saccoglossa)enthalten zu 80% Algenchloroplasten- Algen werden gefressen- Plastiden werden nicht verdaut, inVerdauungsdrüsen aufgenommen- sind photosynthetisch aktiv! Endosymbiontentheorie!

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