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MPP Klebl (Fach) / MPP Vl Dietrich (Lektion)

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• Beschreiben Sie 1 einfaches Experiment, mit dem sich der polare Auxintransport nachweisen lässt - Untersuchung des Transports mit radioaktivem Auxin: Unabhängigkeit vom Schwerkraftvektor- Untersuchung des Transports im Sprossstück (Hypokotyl)- Coleoptil abschneiden- radioaktives Auxin in Agarblock auf apikales Ende v Hypokotyl legen: Auxin diffundiert raus -> im basalen Ende: akkumuliert Auxin- Agarblock mit Auxin auf basales Ende legen-> keine Radioaktivität im apikalen Ende messbar--> Transport im Spross = polar, basipetal
• Welche Faktoren bestimmen die aktuelle IAA-Konz in einem bestimmten Gewebe? Wie kann IAA reversibel inaktiviert werden? - Transport zum Gewebe- Bildungsrate- Abbaurate- Inaktivierungsrate -> liegt freies Auxin vor?- Reversible Inaktivierung v IAA durch Auxin-Konjugation an Zucker odre Kohlenhydrate ( Auxin an Kohlenhydraten wird zum Ester, an AS Amidverbindungt) 
• Beschreiben Sie die beiden Mechanismen, mittels derer Auxin aus dem Apoplasten in eine Zelle gelangt - passiv: Diffusion der ungeladenen Ions (IAAH) aus Apoplast (sauer) in Zelle -> innen (pH7) dissoziiert es zu IAA# und H+ -> akkumuliert in Zelle, da es nicht mehr raus diffundieren kann (="getrapped", Ionenfalle)- aktiv: über Transporter (AUX1/LAX) -> Protonengradient: H+ strömt in Zelle und cotransportiert dabei IAA- (ATPase pumpt H+ aktiv wieder raus)
• Welchen Wurzelphänotyp erwarten sie in Pflanzen, die das Gen YUCCA überexprimieren, welches für das Enzym zur Umsetzung von Indol-3-Pyruvat in Indol-3- Essigsäure kodiert? (Indol-3-Pyruvat = IPA = Vorstufe, Indol-3-Essigsäure = IAA) - Viel IAA: vermindertes Hauptwurzelwachstum, mehr Seitenwurzeln (Verzweigung ist stimuliert)-> da IAA: Seitenbildung stimuliert (stimuliert Bildung von Adventiv & Seitenwurzeln)
• Wo in der Pflanze findet eine starke Auxinsynthese statt? - Junge Gewebe & Meristeme- Embryonale Gewebe- Junge, wachsende Blätter
• Nennen sie 2 generell verschiedene Mechanismen zur transienten Inaktivierung von Phytohormonen - Auxin-Konjugation (Auxin an Kohlenhydraten -> Ester; an AS -> Amidverbindung)- Überführung in Auxin-Spreicherfirm: Indol-3-Buttersäure (IBA)
• Welche Besonderheit des Transports unterscheidet Auxin von allen anderen Phytohormonen? Welche Transportproteine sind hieran beteiligt und wie vermittel sie diesen besonderen Transport? - Auxin -> polarer Transport- PIN-Proteine (PIN1): vermitteln diesen Transport & befinden sich nur an der basalen Seite der vaskulären Zellen (Efflux aus Zelle): PIN1 = für die Richtung des Auxinflusses vom Sprossapex zum Wurzelapex verantwortlich
• Was ist ein F-Box Protein? - Auxin-Rezeptor TIR1 = F-Box Protein- spezifische Bindung an Zielproteine (target) -> Polyubiquitinierung des Zielproteins -> Abbau des  ubiquitinierten Zielproteins über 26S-Proteasom (=proteolytischer Abbau)
• Beschreiben sie kurz wie Auxin die Aktivierung von Auxin-abhängigen Genen bewirkt - Auxin: bindet an SCFTIR-Rezeptor und vermittelt Bindung an Zielprotein- Zielprotein = Repressor (AUX/IAA) für Auxin-responsive- elements (AuxRE=DNA) & ARF5- Repressor: wird polyubiquitiniert -> durch 26S-Proteasom abgebaut- Transkriptionsfaktor ARF5: kann dimerisieren -> aktiv-> Derepression von Auxin-responsiven Genen
• Nennen sie 3 physiologische Funktionen von Auxin - fördert: Zellstreckung, Apikaldominanz, Wurzelverzweigung- hemmt: Wurzelwachstum, Verzweigung des Sprosses
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• Wie lässt sich ein Auxinkonzentrationsmaximum in der Pflanze in vivo nachweisen? (-AK gegen Auxin)- Nachweis mittels Reportergenen: GFP/GUS gekoppelt mit Promotor des Auxingens -> spricht au Auxinkette an
• Welche Aussagen sind korrekt, welche falsch? a, Nach einem Gravitropismus wird Auxin vermehrt auf die wachsende Seite der Wurzel transportiert b, Nach einem gerichteten Lichtreiz wird Auxin vermehrt auf die lichtabgewandte Seite der Koleoptilee transportiert c, Die Verschiebung des Auxinmax in der Wurzel nach Gravistimulation wird durch Umlagerung von PIN-Proteinen erreicht d, Lichtperzeption und Lichtwachstumsreaktion erfolgen in der Sprossspitze a, Nach einem Gravitropismus wird Auxin vermehrt auf die wachsende Seite der Wurzel transportiert - fb, Nach einem gerichteten Lichtreiz wird Auxin vermehrt auf die lichtabgewandte Seite der Koleoptilee transportiert - rc, Die Verschiebung des Auxinmax in der Wurzel nach Gravistimulation wird durch Umlagerung von PIN-Proteinen erreicht -rd, Lichtperzeption und Lichtwachstumsreaktion erfolgen in der  Sprossspitze f
• Die bodlenos (bdl) Mutante bildet keine Wurzeln aufgrund eines deregulierten IAA12-Proteins. Warum kann die Überexpression von ARF5 in Bdl den Defekt komplementieren? Welchen Phänotyp erwarten sie von einer ARF5 Verlustmutante? - ARF5 = Transkriptionsfaktor für Auxin-responsive-elemente (AuxRE)- Deregulation v IAA12 (Tx-Repressor): IAA wird nicht abgebaut, = stabil-> Komplex aus IAA12 und ARF5: liegt dauerhaft vor -> Tx = Inhibiert -> keine Wurzelbildung- Überexpression von ARF5: Repressor wird kompetitiv verdrängt -> ARF5 dimerisiert = aktiv-> Transkription findet statt- Phänotyp für Verlustmutante ("No ARF5"): fehlender Tx-Faktor -> Fehlen der Wurzel (kein Wurzelwachstum)
• Blattscheiben von Tabak werden in Sterilkultur in Medien mit versch Hormonen gehalten. Nach einigen Wochen wird fotografiert, wie sich die Blattscheiben entwickelt haben. Beschriften sie die Pfeile mit den Hormonen und ihren Konzentrationsverhältnissen, wie sie dem Medium zugesetzt waren (siehe Bild Frage 14) 1 Wurzelwachstum: sehr hohes Verhältnis von Auxin zu Cytokinin (Auxin >> Cytokinin) 100:12 Kallus: "ausgewogenes Verhältnis" (Aux > Cytok) 10:13 Sprosswachstum: umgekehrtes Verhältnis (Cytok > Aux) 1000:1
• Wofür kodiert das ipt-Gen auf der T-DNA von Agrobakterien und welche Funktion hat das ensprechende Protein? - IPT (Isopentenyl-Transferase): überträgt aktivierte Isopreneinheit aus DMAPP (Dimethylallylpyrophosphat) auf AMP (Bakterien) oder auf AMP, ADP, ATP (Pflanzen)
• Welche Aussage ist richtig? a, Cytokinin-Synthesemutanten haben längere Wurzeln als der Wildtyp b, Cytokinin-Synthesemutanten haben ein vermehrtes Sprosswachstum gegenüber dem WT a Wurzelwachstum: falschb Sprosswachstum: richtig
• Warum kommt es nach Agrobakterien-Infektion zur Bildung eines lokalen Tumors? - Insertion der T-DNA ins Pflanzengenom, trägt Auxin & Cytokinin-Gene- Lokale Synthese von Aux & Cytok: iduziert Tumor (Wurzelhalsgallen)
• Pflanzengewebe wird in vitro in untersch. Hormonkonzentrationen kultiviert. Vergleichen sie das Wachstum/ die Entwicklung des Gewebes, welches APRR1 überexprimiert (links) mit dem von WT (mitte) und dem Material, welches kein ARR exprimiert (rechts). Fungiert ARR1 als Positiv oder Negativ Regulator im Cytokinin-Signalling? (siehe Bild Frage 18) - ARR Überexpression: maximales Sprosswachstum wird bereits bei geringen Cytokinin-Konz induziert -> erhöhte Cytokinin-Sensitivität- WT: Sprosswachstum erst ab einer größeren Konz Cytok- ARR-Verlustmutante: selbst bei hohen Cytok-Konz kaum Sprosswachstum -> Verlustmutante weniger seinsitiv-> ARR1 fungiert als Positiv-Regulator im Cytokinin-Signalling
• Welchen Proteinfamilien gehören jeweils die Rezeptoren für Auxin und Cytokinin an? Beschreiben sie kurz die jeweilige Funktionsweise der beiden Rezeptoren - Auxin-Rezeptor = F-Box Protein (= TIR1, = Teil dess SCF): bindet Zielprotein (target) und führt es SCFTIR zu -> ubiquitinierung -> Abbau durch 26S-Proteasom- Cytokinin-Rezeptor = Hybrid Histidin-Kinase -> Übertragung von P auf Receiver Domäne -> Übertragung von P auf Hpt (mobiles Element) -> im Kern: Übertragung von P auf Response Regulator Typ B
• Wie muss das Verhältnis von Cytokinin zu Auxin sein, damit Sprossbildung eingeleitet wird? Die Bildung welches Organs wird bei umgekehrtem Verhältnis eingeleitet? - Sprosswachstum: Cytok > Auxin- Wurzelwachstum: Aux >> Cytok(- Kallus: Auxin > Cytok)
• Welches Phytohormon verzögert vorrangig die Blattalterung (Seneszenz)? Beschrieben sie 2 einfache Experimente die diesen Effekt belegen - Cytokinin: verzögert Blattalterung- a, Revitalisierung von alternden Blättern durch Cytokinin Zugabe  b, IPT (Isopentenyl-Transferase)-Überexpression: verzögert Blattalterung -> transgene Pflanze mit Seneszenz-induziertem Promotor + IPT dahinter -> Cytokinin-Synthese
• Warum konnte in Arabidopsis ein Cytokinin-Rezeptor über einen Mutanten-Screen identifiziert werden, obwohl es mehrere Cytokinin-Rezeptoren mit redundanter Funktion gibt? Punktmutation verwandelt wohl in eine ständig aktive Phohphatase: entzieht dem Cytokinin-Signalweg (Phosphorelais-Sysetm) alle PhohphataseWol-Mutation besitzt keine konstitutive Phohphatase-Aktivität
• Erklären sie warum nach dem Abschneien der Sprossspitze die Seitenknospen verstärkt austreiben - In Sprossspitze: Auxin Produktion (Auxin wirkt hemmend auf Cytokinin)- Auxin wird in Basis transportiert -> Cytok Produktion wird unterdrückt- wenn Sprossspitze ab: Aux Konz sinkt/versiegt - Cytokinin Konz steigt, wandert in Knospe -> fördert Austreiben derer- wenn sich Meristem wieder gebildet hat: wird wieder Auxin gebildet -> Fluss v Auxin findet wieder statt -> Cytok-Synthese gehemmt -> kein Austreiben v Knospen mehr -> Förderung d Apkaldominanz des Seitenzweiges durch Auxin
• Nennen sie das Ausgangssubstrat der Ethylenbiosynthese (keine Strukturformel). Wie heißt der Stoffwechselweg, der zur Regeneration des Ausgangssubstrates notwendig ist? Welches Enzym katalysiert den letzten Schritt der Ethylenbiosynthese? Ausgangssubstrat = MethioninYang-Zyklus: zur Regeneration des AusgsubsACC-Oxidase (1-Aminocyclopropancarbonsäure-Oxiadase) = O2-abhängig: katalysiert die letzten Schritte von ACC zu Ethylen
• Beschreiben sie mit Hilfe einer Skizze die sog. "triple-response" von Arabidopsis Keimlingen. Welches Hormon ist für diese Antwort verantwortlich? Wie kann man sich die "triple-response" zur Identifizierung von Komponenten der entsprechenden Hormon-Signaltransduktion zunutze machen? - Ethylen = verantwortlich für Triple Response- Triple Response:   Reduzierte Elongation (Hypokotyl-Streckung)  Verdickung des Hypokotyls (verstärktes laterales Wachstum "swelling")  Verstärkte Krümmung des Hypokotylhakens- Identifizierung durch Mutanten-Screening: EMS-Mutagenese -> zufällige Mutation-> gezielt nach Mutanten suchen, die in Anwesenheit von Ethylen keine triple response zeigen oder die in Abwesenheit von Ethylen eine triple response zeigen
• Welches Phytohormon verzögert die Blattalterung (Seneszenz) welches beschleunigt sie? Verzögert: CytokininBeschleunigt: Ethylen
• Wird die ethyleninsensitive Mutante ert1 und die crt1 Mutante mit konstitutiver 3-fach-Antwort gekreuzt, so verhalten sich homozygote Doppelmutanten wie crt1. Welche Schlussfolgerung bezüglich der Ethylensignalkette lässt sich aus diesem Ergebnis ableiten? Kompponenten: sind im gleichen Signalweg aktivert1 wird durch crt1 aufgehoben/ crt1 fungiert downstream von ert1
• Nennen sie 2 phänotypisch nachweisbare Prozesse in Pflanzen, die durch das Pflanzenhormon ABA, Abszisinsäure, reguliert werden -Dormanz: ABA hält Samen im Stadium der Domanz (keine Austreibung)- Stomata-Schluss: induziert das Schließen der Stomata
• Nennen sie 3 Phytohormone, die aus einem gemeinsamen Vorläufermolekül synthetisiert werden. Wie heißt dieses Molekül? Cytokinin, Gibberelin, ABA (abszisinsäure)aus: Isopren(-Derivat)
• Keimen Samen ABA hypersensitiver Mutanten besser oder schlechter als WT Samen? schlechter (ABA hält Samen im Stadium der Dormanz-> keine Austreibung)
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• Welches Hormon hält den Samen im Stadium der Dormanz? Welches Hormon fördert die Samenkeimung? Abszisinsäure (ABA): hält Samen in Dormanz (fördert Samenruhe), hemmt SamenkeimungGibberelin: fördert Samenkeimung
• In Keiungstests wurde die Keimung von Wildtyppflanzen, 2 ABA-hypersensitiven Einzelmutanten, abh34 und abh99, und der Doppelmutante abh35:abh99 in Abhängigkeit von der ABA-Konzentration bestimmt. Liegen die Protiene ABH35 & ABH99 im gleichen ABA-Signalweg oder in 2 parallelen ABA-Signalwegen, die beide die Keimung steuern? Begründung (siehe Bild Frage 32) ABH35 & ABH99 liegen in parallelen Signalwegen-> weil Doppelmutante (schwarzer Pukt): genau halb so hohe Keimungsrate aufweist (wie dei Einzelmutanten je einzelnd)-> additives Verhalten / Effekt der Doppelmutante (Keimung von den 2 Einzelmutanten addiert)> wären sie im gleichen Signalweg würde die Keimungsrate etwa der einer Einzelmutante entsprechen
• Mit Wärmebildkameras werden Blätter von WT-Pflanzen und der "open stomata 1" Mutante aufgenommen. Begründen sie, welches Resultat sie erwarten - "open stomata" -> dauerhaft geöffnete Stomata-> Verdunstungskälte ist erhöht (Transpiration) -> Blätter der Mutante erscheinen kälter als die des WT
• ABI1 ist eine Phosphatase des Typs PP2C, die mit ABA-Rezeptoren interagieren kann. Erklären sie, ob ein Verlust des ABI1 Proteins zu einer verstärkten oder verzögerten Keimung führen wird ABI1 = negativ Regulator -> Verlust von ABI1 Protein -> ABA-Weg konstitutiv aktiv -> verzögerte Keimung
• Warum wurde kein ABA-Rezeptor in Arabidopsis-Screens gefunden, in denen nach Mutanten mit einer veränderten ABA-Antwort gesucht wurde? Weil Einzelmutanten kaum ABA-Insensitivität aufweisen, aufgrund der Redundanz der Rezeptoren
• Nennen sie je ein Schlüsselenzym für die beiden Salicylsäure-Synthesewege und ihre zelluläre Lokalisation - Phenylalanin-Ammonial-Lyase (PAL) -> Cytoplasma- Isochorismat-Synthase (ICS) -> Chloroplast
• Nennen sie2 Faktoren, die die Salicylsäureproduktion fördern -Pathogenbefall, UV-Licht, Ozon, abiotische Stressfaktoren
• Sid2 = eine Mutante, die nur sehr wenig freie und konjugierte Salicylate enthält. Welches Verhalten erwarten sie von sid2 im Vergleich zum WT in Bezug auf die a, Hypersensitive Reaktion b, systemische Resistenz (SAR) und c, Resistenz gegenüber pathogenen Bakterien? a, Hypersensitive Reaktion: unterdrückt/vermindertb, systemische Resistenz: unterdrückt/vermindertc, Resistenz gegenüber pathogenen Bakterien: unterdrückt
• Was ist die systemische Abwehr (systemic aquired resistance) und wozu dient sie? - Nach Pathogenbefall sind Salicylate wichtig, erworbene Resistenz durch Sylicylat -> PR-Gene werden angeschaltet, Salicylat ist nicht selber das mobile Element- Dient dem Schutz der Pflanze vor Pathogenen; vor einem bekannten Pathogen kann besser geschützt werden;Infolge eines Pathogenbefalls werden andere Pflanzenteile über mobile Signale, die sich über das Phloem verbreiten in "Alarmbereitschaft" versetzt
• Für die Ausbildung der SAR (systemic aquired resistance) wird ein Phloem-mobiles Signal postuliert. Wie konnte gezeigt werden, dass Salicylsäure nicht das mobile Signal ist? - durch Pfropfungsexperiment mit transgenen Pflanzen, die NahG exprimieren (-> NahG = Gen bakteriellen Ursprungs, dessen Produkt den Abbau von SA katalysiert)- TMV-Infektion an Wurzelstock    -> 7 Tage später: TMV-Infektion am oberen Blattrand   -> 5 Tage später: Analyse der Symptome- ungrafted Pflanzen: X=Kontrolle-> kann sich wehren (Blatt=gesund), N=NahG-> keine Abwehr (Blatt krank, bildet Läsionen)- graften: zur Kontrolle den Stängel abschneiden und wieder draufsetzen (um zuschauen, ob das eine Auswirkung hat)- chimere grafts: Spross von NahG (N) und auf Kontrolle (X) setzen und andersrum -> Kontrollteil kann sich immer wehren, NahG teil nicht- wenn SA das mobile Signal wäre, würde man auch in den Pflanzenbereichen, die selbst kein SA herstellen können, SA zu messen
• Mutante Z zeigt eine veränderte Hormonantwort im Vergleich zum WT. Mit welchem einfachen Experiment kann man herausfinden, ob es sich bei der Mutante Z um eine Hormonbiosynthese-Mutation oder um eine Mutante in der Hormon-Signaltransduktion handeltß Zugabe von Hormon Z: wenn Defekt komplementiert wird -> Mutation in BiosyntheseZugabe von Hormon Z: Defekt immer noch vorhanden -> Mutation im Signalweg-> Kette kaputt

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