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Grundlagen der Pflanzenproduktion 1 (Fach) / Ernährung (Lektion)

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• Humustheorie nach Aristoteles? Welcher Versuch hat diese Theorie widerlegt? Pflanze ernährt sich von Humus Humus aus dem Boden, nicht aus der Luft Massezuwachs Weidebaum, Rückwiegen des Bodens -> von Helmont
• Essentieller Nährstoff Definition 1) Pflanze kann ihre Entwicklung ohne diesen Stoff nicht vollständig abschließen 2) Der Nährstoff kann durch keinen anderen in seiner Funktion ersetzt werden 
• Alle mineralischen und nicht-mineralischen essentiellen Nährstoffe Mineralisch:  Makro -> N,P,K,Mg,Ca,S Mikro -> Fe,B,Cu,Zn,Mn,Ni,Mo,Cl Nicht-Mineralisch: C,O,H
• Einteilung Makro- und Mikronährstoffe Makro  >0,5 g/kg TS -> Hauptnährelemente Mikro   <0,5g/kg TS -> Spurenelemente
• Nährstoffmangelsymptome bei N,P,K,Mg,Ca,S N: Chlorosen in älteren Blättern P: Zwergwuchs, rötliche Färbung, alte Blätter, Starrtracht K: Welketracht, K ist wichtiges Osmotikum, Blattrandnekrosen, Blätter sind schlaff, alte Blätter Mg: Perlenschnurartige Chlorose, Interkostalchlorosen, alte Blätter S: Beginn in jungen Blättern, Chlorosen, Weißliche Rapsblüte, Aufwölbung, Stängel dünn aber holzig Ca: Junge Blätter, Blütenendfäule, Stippigkeit bei Äpfeln, Ca für Zellwandstabilität
• Mobilisierbarkeit der essentiellen Nährstoffe N,P,K,Ca,S,Mg mobil: N,P,K,Mg nicht mobil: Ca,S
• Förderliche Stoffe Na,Co,Si,Se
• Bildungsformen von N, P , K im Boden N: NO3-, NH4+, NH4+ Tonmineral, Proteine, DNA K: K+, K+ Tonmineral P: H3PO4 - PO4 3- , Fe-,Al PO4, ATP, DNA, Zucker-P
• 2 Wichtige Transportwege von Nährstoffen zur Wurzel + Nährstoffe für die das wichtig ist Diffusion: PO4 3-, K+ Massenfluss: Mg2+, Ca2+, SO4 2-, NO3-, H3BO3
• Woran erkennt man dass ein Nährstoff wenig mobil ist im Boden? Woran erkennt man, dass die Pflanze selektiv ist? Wenig mobil: Anhand einer Verarmungszone im wurzelnahen Bereich (PO4 3-, K, NH4+, MoO4 2-) Selektiv: Anreicherung von bestimmten Stoffen z.B. Calcium, Nitrat (NO3-), Mg2+
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• Kurze Definition von Humus 90 % der org. Substanz ist Humus Streustoffe -> Nährhumus -> leicht abbaubar Huminstoffe -> Dauerhumus -> schwer abbaubar Alle in Auf-, Ab- und Umbau befindliche organische Substanz
• Landwirtschaftlich wichtige Eigenschaften von Humus Krümelstabilität, Wasserspeicherkapazität, Wärmeabsorption durch dunkle Farbe, Pufferkapazität, Nährstoffnachlieferung, Freisetzung von niedermolekularen org. Verbindungen mit Chelatwirkung, Porenvolumen
• Was ist Podsolierung? Hoher gehalt mangelhaft zersetzter org. Säuren mobilisiert Fe -> Oberer Horizont wird ausgewaschen ->Fe lagert sich am Illuvialhorizont an -> undurchlässiger Ortsstein kann entstehen
• 2 Beispiele für morphologische Strategien um Nährstoffversorgung zu erhöhen (außer Mykorrhiza) Weißlupine bildet Proteid-/Clusterwurzel -> Diese Säuern den Boden an -> der pH sinkt -> Phosphor wird leichter verfügbar,da mobiler (Bildung Wurzelhaare) Vergrößerung der aufnehmenden Wurzeloberfläche durch stärkeres Wurzelwachstum
• Vorteile der Mykorrhizierung Für welchen Nährstoff ist das wichtig? Was zahlt die Pflanze dafür? Pilze können besser in engere Poren eindringen -> bessere Verfügbarkeit Aufnahme immobiler Stoffe z.B. Phosphor Kosten: Abgabe von KH, essentielle FS, AS Wichtig für K,P,N
• Pflanzen, die keine Symbiose mit Mykorrhiza eingehen? Brassicacaen (Kreutblütler): Raps, Kohl, Senf Lupine Chenopodiaceen: Rübe
• Physiologische Strategien für bessere Aufnahme im Boden Veränderung der Konzentration der Nährstoffe im Boden Ansäuerung des Bodens -> bessere Verfügbarkeit von Fe,Mn,Zn,P Erhöhung des Redoxpotentials Rhizodisposition
• Kann die Pflanze den pH (Redoxpotential) verändern? Beispiele für Vorteile Ja durch Abgabe von H+ und org.Säuren z.B. Sonnenblume gibt H+ ab um Fe zu lösen  Bsp: Reis bei Sauerstoffmangel
• Was versteht man unter Rhizodisposition? Abgabe von org. Verbindungen durch die Wurzel
• Kategorien von org. Verbindungen, die Pflanze im Boden abgeben + Beispiele LWM Exudate -> Carboxylate: Citrat, Oxalat, Malat -> Aufnahme PO4 3- +Mikronährstoffe Ektoenzyme: Phosphatase -> Mobilisierung von org. gebundenem Phosphat Border Cells Mucilage (Schleimstoffe) Phytosidiophore
• Strategie 1 und 2 bei Eisenaufnahme + Beispiele 1) Ansäuern der Rhizossphäre -> Reduktion von Fe3 -> Aufnahme Fe2 bei Dikotylen z.B Ricinus 2) Sekretion von Phytosidiophoren (Fe-mobilisierende Chelatbildner), Bindung PS + Fe3 -> Aufnahme durch spez. Transportsystem -> keine extrazelluläre Reduktion ->Alle Getreidearten
• Richtungsbewegung von Wasser wenn zwei Lösungen durch eine semipermeable Membran getrennt sind und sich in einem Kompartiment eine höhere Anzahl gelöster Stoffe befindet? Wasser fließt in Richtung des höher Konzentrierten Gemischs
• Welche wässrige Lösung hat ein stärker negatives osmotisches Potential: 1M NaCl oder 1 M Saccharose ? 1M NaCl da es in wässriger Lösung in 1M Na und 1M Cl dissoziert
• Wie erfolgt der Wassertransport in die Wurzel? Wie heißt der Zellverband am apoplastischen Weg und wofür ist er wichtig? Apoplastisch bis zum Kaspary-Streifen -> Zwingt Nährstoffe über Endodermis -> wichtig für den Erhalt der Potentiale (keine Zwangsernährung) Symplastisch durch die Zellen
• Welche Proteine spielen beim Wassertransport über Membranen eine wichtige Rolle? Wie verhindern sie einen raschen Protonenausgleich/pH-Ausgleich? Aquaporine H2O Moleküle müssen sich an Selektivitätspore erst um 180° drehen, damit sie passieren können
• Welche Proteine sind in der Plasmamembran für den pH Unterschied zw. Zytoplasma und Apoplast verantwortlich? Wo befinden sich mehr Protonen? Beschreiben sie das durch den Protonentransport verursachte Membranpotential. Nennen sie Beispiele des Transports bei den a) das Membranpotential und b) der Protonengradient genutzt wird. H+ ATPase - Protonenpumpe pumpt unter Energieverbrauch H+ nach aussen -> Proton Motive Force Cytoplasma: pH 7 (negativ) , Apoplast: pH 5 (positiv) --> Apoplast mehr Protonen  a) Membranpotential: Fe, Mn, Zn, Cd b) Protonengradient: Nitrat, Substrataufnahme
• Unterschied zwischen primär aktivem, sekundär aktivem und passivem Transport + Beispiele primär aktiv: entgegen elektrochemischem und Konzentrationsgradienten unter ATP-Verbrauch -> H+ ATPase sekundär aktiv: entgegen Konzentrationsgradient, entlang des elektrochemischen Gradienten -> erzeugt Symporter und Antiporter passiv: entlang des KG -> Aquaporine
• Aus welchen Teilpotentialen setzt sich das Wasserpotential zusammen? Osmotisches + Druck + Matrix+ Gravitationspotential
• In welche Richtung fließt Wasser immer ? Vom höheren zum tieferen Wasserpotential
• Nährstoffe die im Phloem a)mobil, b)wenig mobil, c)intermediate sind: a) K,Mg,P,S,N (amino N),Cl,Na b) Ca,Mn -> abhängig von Pflanzenart c) Fe,Zn,Cu,B,Mo
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• Wovon hängt Mobilität des Bors ab? Wenn Pflanze Polyole beinhaltet, ist Bor mobil -> Bor wird im Phloem durch Polyole (Sorbitol,Mannitol) gefangen  Sonst ist es abhängig von der Xylemflussrate
• Warum ist Bor in transpirationsaktivem Blatt nicht mobil (Pflanze ohne Polyol)? Bor kann Aquaporine leicht passieren -> Bor kommt gut ins Phloem rein, aber auch raus -> Kommt gegen den Xylemstrom nicht an und verbleibt in Blatträndern, wo die Transpiration am höchsten ist.
• Typische Ca2+ Konzentrationen im a) Cytoplasma, b) im ER, c) Apoplast und d) in der Vakuole einer normalen Zelle: a) 100-200nM b) 1mM c)1-10mM d)1-10mM
• Nennen sie 3 Funktionen von Ca. Zellwandstabilität durch crosslinking von Pectin Membranstabilität Sekundärer Botenstoff -> gerine Mengen im Cytosol, viel in Membranen
• Enzyme die Mn-abhängig sind und negative Auswirkungen von zu viel Mn: Wasserspaltender Komplex in PS2 Superoxide dismustase (SOD) Oxalate oxidase Mn2+ kann mit Mg2+ um ATP konkurrieren -> daher geringe Konzentration im Cytoplasma -> kann nicht gut über Phloem geleitet werden
• Warum leiden besonders Früchte unter Ca-Mangel? Was sind die Maßnahmen dagegen? Viel Wachs auf den Früchten -> Transpiration niedrig -> Ca kommt schlecht hin -> Blütenendfäule Maßnahmen: Luftfeuchte reduzieren -> steigert Transpirationsdruck Früchte mit weniger Wachs anbauen
• 2 Mechanismen der Phloembeladung (Wie wird Druckunterschied zwischen Source und Sink Gewebe erzeugt? Welche Rolle spielen beim apoplastischen Weg die H+ ATPasen? Apoplastisch: Source Gewebe gibt Saccharose ab -> Phloem transportiert H+ in Apoplast -> Co-Transport H+ und Saccharose im Phloem -> erhöhte Saccharose-Konzentration im Phloem -> Wasser und Stoffe strömen nach Symplastisch: Saccharose wird in Begleitzelle zu Raffinose, kein Zurückströmen in Source Gewebe
• Was bildet sich nicht in Anwesenheit von Citrat und warum? Strengit und Variscit wegen der Chelatisierung von Fe und Al -> im Sauren dann sehr gute Löslichkeit von Phosphat 
• Wie lautet die Nernst - Gleichung? E= -59mV/z * log Io/Ic zur Berechnung ob ein Netto Transport möglich ist.

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