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Pflanzenpysiologie (Fach) / Vorlesung 2 (Lektion)

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• Welche Mineralstoffe brauchen Pflanzen? Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff durch H2O und CO2, sowie Mikro (0,5%)- und Makroelemente (3,5%). Makro: N, K, Ca, Mg, P, S, (Si)Mikro: Cl, Zn, Fe, Mn, B, Cu, Mo, (Na, Ni)
• Einteilung von Mineralstoffen - Bestandt. strukturgebender Einheiten (P in Phospholipidmembran) - Bestandt. von Metaboliten (Mg in Chl, P in ATP u. Nukleins.) - Regulation von Enzymen (Ca u. Mg= zweiterige Ionen) - Einstellung von osmot./elektr. Potential (K) - Redoxreaktion (Fe, Cu)
• Mobile und Immobile Mineralelemente Mobile: Mangelerscheinung tritt zuerst in älteren Blättern auf -> z.B. Mg, P, Cl, Zn Immobile: Mangelersch. tritt zuerst in jüngeren Blättern auf.-> z.B. Ca, Fe, B
• Gesetz des Minimums Sagt aus, dass die Pflanze sich nur soweit entwickeln kann, wie der begrenzende Faktor, also die knappste Ressource es erlaubt.
• hydroponisches System = Anzucht von Pflanze bei der Erde durch Wasser ersetzt wird, dabei wird auf genug Sauerstoffzufuhr geachtet.
• Mangel an Stickstoff Stickstoff (N) ist Bestandteil von AS, Proteinen, Nukleinsäuren, Coenzymen, Chlorophyll und den Basen Symptome:- Färbungen  -> Anthocyane (Pflanzenfarbstoffe) sind langkettife Kohlenstoffverb. Hat die Pflanze zu wenig         Stickstoff, hat sie zu viel Kohlenstoff und speichert dieses in Form von Anthocyanen - verlängerte, wenig verzweigte Wurzeln
• Mangel an Kalium Kalium (K) ist wichtig für die Stärkebildung, Stomabewegung, Enzymaktivität und den osmotischen Druck. Symptome:- Welke - Nekrosen auf Blatt / an Blattspitze  -> Wasserpotential ist extrem negativ, weshalb die Zellen prall sind
• Chlorose = Chlorophyll-Mangelerscheinung der Blätter Sie entstehen durch den Abbau oder ungenügender Synthese des Chl., wodurch die Blätter sich verfärben und ihre Photosyntheseleistung verschlechtert wird. Arten: - Vergilbung: durch ungenügend grünes Chl. werden die gelblichen Carotinoide der Chloroplasten sichtbarer - Rotfärbung: durch den Befall von phytopathogenen Viren, Bakterien o. Pilzen wird der Chl.abbau und die Neusynthese von Anthocyanen - Durch Umwelteinfl. wie Lichtmangel, zu viel/wenig Wasser, Kälte und Ozon können langfristig Chlorosen auslösen
• Nekrosen = Absterben von Gewebepartien, deren Zellen aber noch miteinander verbunden bleiben, sie können nur durch Blattfall beseitigt werden Symptome:- bräunliche Färbung von Blättern u. Nadeln
• Mangel von Calcium Calcium (Ca) ist wichtig für die Zellteilung, Signaltransduktion, Aufbau von Mittellamellen, sowie der Integrität von Membranen. Es ist ein wachstumsbeschränkender Faktor. Symptome:- Absterben des jungen meristematischen Gewebes - gestörte Ausbild. der Mittellamellen
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• Mangel an Magnesium Magnesium (Mg) ist wichtig für die Enzymaktivierung, Proteinsynthese und Chlorophyllbild. Symptome:- wellige/aufgerollte Blätter - Chlorose zw. Blattadern
• Mangel an Phosphor Phosphor (P) ist Bestandt. von Nukleinsäuren, Coenzymen, Membranen, Phospholipiden, ATP und Zuckerphosphaten. Symptome:- Starrtracht, da die Membran verändert vorliegt - dunkelgrüne Pflanze - Anhäufung von Anthocyanen
• Mangel an Eisen Eisen (Fe) ist wichtig für den Aufbau von Cytochromen und Ferredoxin, die Chl.-Synthese und ist Cofaktor. Mangel führt zu Chlorosen in jüngeren Blättern
• Entwicklung des Wurzelsystems Die Entwicklung/ das Wachstum findet an den Wurzelspitzenmeristem und Seitenwurzelmeristemen statt. Dabei teilen sich die meristemat. Stammzellen und geben Zellen nach unten in die Wurzelzelle und oben in Endodermis, Cortex, Stele und Epidermis ab.
• Nährstoffaufnahme aus dem Boden in die Wurzeln Die Nährstoffe im Boden bewegen sich durch Diffusion und Massenstrom. Sie werden über die Wurzelhaare in der Rhizodermis aufgenommen und dann symplastisch oder apoplastisch weiter transportiert. Zur Unterstützung der Nährstoffaufnahme bildet die Pflanze Symbiosen aus:-> Mykorrhiza mit Pilzen (liefert C-Verbing -> Wachstumssteigerung)-> Symbiose mit Bakterien (luftstickstofffixierende, wandeln N in für Pfl. brauchbare Form um) Mykorrhiza bilden viele Arten der Dikotylen, Monokotylen (ca. 80%) und (100%) Gymnospermen aus
• vesikuläre-arbuskuläre Mykorrhiza Der Pilz sitzt von außen an der Wurzel an die Epidermis dran. Außerhalb der Pflanze befindet sich eine reproduktive Klamydospore, nach innen hin hat sich der Pilz Wege durch den Cortex der Wurzel gebahnt, die Wurzelhaare und einige Zellen mit Vesikeln oder Arbuskeln ausgefüllt. Durch die Endodermis gelangt der Pilz aber nicht.  Diese Mykorrhiza-Art erhöht die Pi-Versorgung um ca. das 5- bis 6-fache, wobei der Eigentransport von P der Pfl. praktisch nicht mehr stattfindet, sondern der Pilz diese während der Symbiose benutzt.Der Pilz bekommt von der Pflanze dafür org. Kohlenstoff (Glucose, Fructose)
• Ektomykorrhiza Der Pilze umfasst von außen komplett die Wurzel(spitze) und hat sich durch die Epidermis hindurch bis in das Cortex der Wurzel ein Netzsystem gebaut.
• Kaliumionenkanäle Da die Lipidmembran für gelandene Teilchen (wie K+) impermeabel ist, wurden Transportsysteme für Ionen eingebaut, die die Permeabilität erhöhen.Der Kanal besteht aus 4 Untereinheiten, die jeweis aus 6 Spannungssensoren (S1,S2..), einem Selektivitätsfilter (P-Loop zw. S5 und S6) und der Tetramerisierungsdomäne (C-Terminus) bestehen. Der C-Terminus hält alle 4 Untereinheiten zu einem Kanal zusammen.
• Mangel von Phosphat Phosphat (P) ist Bestandt. von Nukleinsäuren, Phospholipiden, Membranen, Coenzymen, Zuckerphosphaten udn dem ATP. In den Pflanzen kommt P immer in der oxidierten Form (PO43- ) entweder als anorg. P (Pi) oder  organ. Phosphatverbind (Phosphatester o. Pohsphoanhydrid. Da es im Boden allg. Mangelware ist (ca. 1 µM), wird es immer unmittelbar aufgenommen.P ist nicht in hohen Konzentrationen löslich und bindet leicht an der Oberfl. von Erdkrümmel u.A.Die Konzentration an P in den Pflanzenzellen ist hingegen höher (mM-Bereich) und muss daher über aktiven Transport aufgenommen werden.
• Aufnahme von Phosphat Da es einen hohen Konzentrationsunterschied zw. Phosphat im Boden u. in den Zellen gibt, erfolgt hier ein aktiver Transport. Die Aufnahme erfolgt am bestem in niedrigem pH-Bereich (5-6) über einen Pi/H+-Symporter. Es werden H2PO4- und 2 H+ gleichzeitig durch die Membran transportiert. Dabei kommt es vorübergehenden zur Depolarisierung. Herrscht eine niedrige P-Konz., so scheidet die Pflanze org. Säuren (anorg. P) und Phosphatasen (org. P) aus, bildet Mykorrhizen aus, verändert seine Wurzelarchitektur, sodass sie hoch verzweigt ist und eine hohe Wurzelhaardichte aufweist. Außerdem erhöht sie die Regulation der Expression von Phosphattransporter-Genen. Das ungelöste Fe(3) und Al-Phosphat wird von der Pflanze durch Abgabe von organischen Säuren (u. Phenolartige-Stoffe) umgesetzt. Dabei setzt sich ein Teil als Fe und Al-Desorption o. Al-Chelate an der obersten Erdschicht ab, der andere Teil gelangt durch Phosphat in Lösung in die Wurzelhaare.

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