Spezielle Forstbilologie (Fach) / Baumphysiologie (Lektion)

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• Mangelerschienungen bei Nährstoffmangel N Wachstumsstillstand, Chlorolose an den Blättern, im Boden mobil P Energiespeicher und Energietransfer, Wurzelwachstum, Langsames kümmerliches Wachstum, Symptome an älteren Blättern, rote/ purpurne Färbung, schlecht wasserlöslich K verfügbar als K+, Speicherung in Vakuole, ATP- Produktion!, wichtig bei Osmoregulation an Öffnungs- und Schließmechanismus, wuchshemmung und Welke Nekrosen an Blättern S verfügbar als SO42-, Einbau in Aminosäuren- Disulfidbrücken!, Elektronentransport von Fe- S- proteinen, junge blätter chlorotisch, schlechte Qualität des Weizenklebers Mg zentralatom des Chlorophylls, Mangel auf sandigen, stark ausgewaschen, versauerten Böden, Aufnahme von Al-3+ statt Mg2+ Ca, verfügbar als Ca2+, hebt den pH-Weert an, wichtig für Blüte und Reproduktion Fe als Fe2+/Fe3+, wichtiger Bestandteil von Proteinen und Enzymen, Co-Faktor beo Chlorophyll-Synthese
• Mineralstofftheorie von Justus von Liebig 19 Jhd. Mineralsstoffe fungieren Nährstoffe in Pflanzen, Humus kein Nährstoff, anorganische Substanzen sind wichtigwie Kohlensäure, Kalk, Schwefelsäure...
• Bedeutung von N Bestandtei von : Aminosäure/ Proteinen, Purin/ Pyrimidinbasen (DNA/RNA), Co-Enzymen und Hormonen ( Regulation, Signaltransduktion), Pyrolring (Chlorophyl), Limitierender Faktor für Wachstum und Entwicklung
• N Aufnahme über Bakterielle Oxidation über Nitritbakterien ( NH3) Wurzel: Nitrat, Ammonium, Aminosäure, Peptide, Proteine Blätter: NOx (Stickoxide), NO3, NH4
• Präferenz der N- Aufnamhe von Krautigen Pflanzen und Bäumen Krautige: Blätter: NItrat, Ammonium, Aminosäure, NIrat-Reduktion Bäume: Wurzel: Ammonium, Aminosäure, Nitrat
• Anhängigkeit der N-Aufnahme Ph- Wert Transport- Kapazität bei steigender Substartkonzentrationerreichen HATS, bei geringer Affinitätsrate LATS Substratkonzentration Temperatur Konkurrenz- Inhibition/ Aktivierung
• N- Kreislauf 1.    Fixierung: Biologisch in Im Boden, nach der Aufnahme über Blätter ( NH4+) Industriell ( NH4+, NO3-) , Biologisch im Ozean, Atmosphärische Fixierung 2.    Nitrifikation durch Bakterien und, Zersetzung von organischem Material und Dünger 3.    Denetrifizierung des Bodens durch Bakterien, Assimiliation durch Pflanzen
• Xylemsaft Zusammensetzung Krautige: viel Nitrat, wenig AS/Amide Leguminosen: wenig NItrat, viel AS/ Amide Bäume: wenig/ kein Nitrat, viel AS
• Nitrat- Reduktion Nitrat- Reduktase NItrat- Reduktion: Wurzeln verhindernalkalisierung durch OH-- Abgabe/ H+- Aufnahme, Blätter Verhindern Alkalisierung durch Bildung von Malatbei der Dunkel-CO2-Fixierung Nitrat- Reduktase: Expression: LANGSAM - Nitrat wird induziert Posttranslation: SCHNELL Aktivierung/ Deaktivierung durch Enzymatische Dephosorelierung, ausgelöst durch . Licht, Kohlenhydrat- Gehalt
• Prinzip der N2- Fixierung in Wurzelknöllchen Übertragung von Elektronen auf N2 unter BIldung von NH3 Vorraussetzung: Hohe Energieversorgung für hohe Atmungsrate, gute O2-Versorgung, Strukturelle Trennung von Atmung und N2- Fixierung, Atmungsrate senkt Partialdruck ( Leghämglobin: O2 Bindung reduziert O2 Partialdruck- effektiver Transport von O2 auf Atmungskette
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• Kohäsionstheorie Erklärung warum das Wasser von den Wurzeln bis zu den Blattoberflächen transportiert werden kann. Als treibende Kraft wirkt das Wasserpotentialgefälle zwischen Boden und Luft, in Baumkrone herrscht ein stark negativer hydrostatischer Druck, der sich auf das Xylem überträgt
• Stomataregulation Cytosol – Spaltöffnungen öffnen sich Membranpotential fällt ab und Kalium-Ionen( positiv) strömen in die Schließzellen, zum Ladungsausgleich strömen Anionen ( Chlorid), nach innen, nun hohe Ionenkonzentration= Wasser fliest über Aquaporine ins
• 3 Wege um absorbierte Lichtenergie wieder abzubauen Nutzung in Photochemie/photochemische  Fluoreszenzlöschung Umwandlung in Wärme Chlorophyllfluoreszenez
• Messung der Photosynthese In Lichtreaktion: Chlorophyllfluoreszenz, O2- Angabe In Dunkelreaktion: CO2- Aufnahme Gaswechselmessung: Blatt wird in Plexiglaskuvette eingespannt, Pumpe leitet Luft ein, Meßgas und Vergleichsgas geben Information, wie viele CO2 bzw H2O verbraucht wird
• C4- Photosynthese Räumliche Trennung von Licht (Mesophyllzelle/  in Epidermis)- und Dunkelreaktion ( Bündelscheidenzellen) Bessere CO2- Ausnutzung, Wassernutzungseffizien Höherer Energieaufwand PEP-Carboxylase fixiert CO2 ( nicht Rubisco) In Kurve: schnellere CO2 Aufnahme, schneller mit CO2 gesättigt  Nacht: CO2 wird in Carbonsäuren mit 4 C Atomen fixiert, Tag: gebundenes CO2 wird an Calvin-Zyklus abgegeben
• Bedeutung von Wasser für Ps Bei Wassermangel sinkt Psrate durch sinkenden Turgor- Stomata schließen sich Elektronentransport negativ beeinflusst, Ps benötigt Wasser Atmung wird erst bei Austrocknung eingeschränkt
• Postillumative CO2- Fixierung aufgestaute Produkte der Lichtreaktion können noch Minuten nach der Beleuchtung genutzt werden, zb bei Lichtflecken
• Bedeutung des N- Haushaltes für Pflanzen zirkulierender Pool der Produkte der N-Assimiliation ( Arg/ Glutamin) Zentraler limitierender Nährstoff für Wachstum und Entwicklung Regulation über gesamte Pflanze ( Wurzel= negativ Kontrolle, Cytokinin-Pool als positiv Kontrolle) Rascher Zugriff Speicherung und Mobilisierung möglich (bei Fruktifikation, Blattaustrieb, Speicherung im Herbst) Aufnahme nicht über Bedarf reguliert, sondern wenn verfügbar
• N-Speicherung bei Laub/ Nadelholz Laubbäume: Strahlen von Rinde und Holz in Speicherproteinen, Vakuolen des Feinwurzelparemchyms ( Nitrat), Umlaufender Gln/Arg Pool Nadelbäume: Ältere Nadeljahrgänge ( Protein Rubisco?), Vakuloen des Feinwurzelsystems (Nitrat), Umlaufender Gln/Arg Pool
• Katabolismis, Anabolismus, Beispiel Verknüpfiúng von Stoffwechselwegen + Snthese von Kohlenhydraten Katabolismus, Abbau komplexer Moleküle unter Energiefreisetzung ( Glykolyse) Anabolismus: Synthese con großen Molekülen unetr Energieverbrauch ( Zellbausteine- Proteine, Lipide, Sekundäre Pfkazenstoffe ( Phenole, Harz)
• sink/ source source: Quelle einer Verbindung: Synthese übersteigt den Verbrauch ( im Frühjahr: Blätter/ Nadeln, Stamm/ Wurzeln, Samen während der Keimbildung) Sink: Senke einer Verbindung: geringe Snynthese, kaum eigene Kohlenhydrate ( Knospen/ junge Blätter im Frühjahr, Cambium/meristematisches Gewebe 1.    korreliert mit · Überproduktion von Stärke · Änderung der Enzymaktivität/Enzymausstattung ( Temperatur) ·Blattentwicklung/Nadelalter ( junge Nadeln speichern) ·Ausreifung Phloems 2.    In Blättern nicht umkehrbar 3.    Umkehrbar in Stamm und Samen
• Fettsäuresynthese , wo in Chloroplasten/Er, An Lichtreaktion gekoppelt? Gerade Anzahl an C-Atomen durch schrittweisen Abbau von aktivierter Essigsäure
• Bedeutung Lignin Festigkeit ausdauernder Pflanzen! 20-30 % der Trockenmasse, mit Cellulose & Chitin häufigste organische Verbindung, Gesamtproduktion im Jahr 20 Milliarden Tonnen
• Apoplastischer Weg, Symplatischer Weg, Caspary-Streifen Apoplastischer Weg: entlang der Zellwände und durch die Interzellularräume Symplastischer Weg: Durch Symplasten (Plasmodesmen verbinden das Cytoplasma der einzelnen Zellen- Selektivierung Caparischer Streifen: = Einlagerung von Lingnin und Suberin, stoppt den apoplastischen Transport vor dem Zentralzylinder, aktive Selektion durch Ionenpumpe in den Zentralzylinder
• Wie kommt das Wasser zur Wurzel? Massenfluss des Wassers entlang eines Gradienten des Wasserpotentials Diffusion entlang eines Konzentrationsgardienten Interzeption- Bodenvolumen wird durch Wurzel verdrängt
• Nährstoffverfügbarkeit ist anghängig von Ph- Wert, jeder Nährstoff hat ein Optimum, bei dem es Verfügbar ist ( viele 5,5-6,5) Kalk im Boden reduziert die Auswaschung Nähstoffe müssen in einer Pflanzenverfügbaren Form vorhanden sein Genug Wasser um Nährstoff aufzunehmen Symbiose mit Mykorrhoza erhöht die Aufnahme Verbesserung durch Wurzelexudate
• Aufnahme von Teilchen durch die Membran Zwei Kräfte wirken- chemisches und elektrisches Membranpotential Elektische Spannung zwischen Innen- und Außenseite der Plasmamembran, Cytoplasma ist negativ geladen, Membranpotential: -50 bis -200 Millivolt, erzeugt durch elektrogene Pumpen( Protonenpumpe- pumpt H+ in Extrazellularraum und in Vakuole)  Kanäle: keine Ionenbindung an den Kanal, hohe Transportraten möglich, relativ selektiv ( abhängig von der Porengröße), können sich öffnen und schließen (reagieren auf Membranpotential) Wasser Transport durch Aquaporine Carrier: Substanz wird für den Transport gebunden, sehr selektiv, Onformationsänderung, geringe Transportrate, auch größere Moleküle, ähnliche den Enzymen, kann aktiv sein: Einfach carrier (Reaktion mit Substrat, Konformationsänderung, Reaktion mit Substrat, Membrantransport), Antiport: Autauscher : ein Molekül rein, eins im Gegenzug raus, Symport: Kotransport: Transport zwei verschiedener Substrate  
• Primäraktiver Transport Primär Aktiver Transport: Akkumulation von H+ entgegen dem Konzentrationsgefälle ( Zb Anionen, Kationen, neutrale Moleküle)  Primär aktiver Transport kann mit erleichterten Diffusion gekoppelt werden = sekundär aktiver Transport: Zb: So42- wird über Symport mit H+ entlang des H+ Konzentrationsgefälles, oder über Antiport mit NH4+ aus der Zelle befördert H+ wird über aktive Protonenpumpe wieder in die Zelle befördert
• Tranport von Kalium, Natrium, Protonen, Anionen, Calcium Kalium: Passiver Transport ( Tunnelprotein), kann bei Mangel auch aktiv werde Natrium: aktiver Transport aus der Zelle Protonen: aktiv aus Cytoplasma in Interzellularraum und Vakuole Anionen: aktive Aufnahme Calcium: aktive aus der Zelle transportiert
• Makronährstoffe Mikronährstoffe Makronährstoffe: C,H,S, N, P,K,Ca, S, Mg   N,P,K- primäre makronährstoffe, C,S,Mg sekundäre Makrpnährstoffe1q    ^ Mikronährstoffe: B(or), Cl (Chlor), Mn ( Mangan), Fe, Zn Mobil: Mg  Immobil: FeA
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• einzelne Schritte, die zur Fettsäuresynthese in den Chloroplasten notwendig sind Kathalysiert durch Fettsäure- Katalase, schrittweiser Abbau der Fettsäurenkohlenstoffketten , gekoppelt an Co- Enzym A in den Chloroplasten, da sie ATP und NADH benötig und auch die Aceytl CoA- Synthese hier stattfindet
• Phloem/ Xylem Aufgaben, Unterschiede offene Systeme, Wasseraustausch wichtig, Xylem im Leitbündel Ploem: vom Spross zur Wurzel, Aufgabe: Beladung (apoplastischin Plasmodesmen, aktiv, symplastisch in Plasmodemata, Siebzellen, Geleitzellen Komplex), Transport, Entladung Substanzen: anorgnische Nährstoffe, viel Sacharose, ATP, RNA, Proteine, pH-Wert neutral Xylem: Wurzel - Spross, Substanzen: anorgnische Nährstoffe, AS, organische Säuren, phytohormone, pH-Wert leicht sauer
• Druckstromtheorie Münch 1930 zwei Kompartimente mit unterschiedlich konzentrierten Lösungen sind durch semipermeable Membran getrennt; höher konzentrierte Lösung hat niedrigeres Wasserpotential aber höheres osmotisches Potential, Bestreben nach Konzentrationsausgleich
• Disposition Prädisposition Disposition:genotypisch fixiert = angeborene Krankheitsbereitschaft oder Resistenz gegenüber biotischen/ Abiotischen Stressfaktoren Prädisposition: exogene Modifikation der Disposition = aktueller Grad der Krankheitsbereitschaft
• Stresskonzept nach Lacher Alarmphase ( Stressreaktion/ akuter Schaden, Restitution) Widerstandsphase (Abhärtung ,Anpassung) Erschöpfungsphase ( chronische Schädigung)

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