Biologie (Fach) / Struktur und Funktion der Pflanzen (Lektion)

VO Struktur und Funktion der Pflanzen

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• Anthese Der Vorgang des Blühens wird als Anthese bezeichnet.
• Blütenorgane (+Funktion) Calyx (Gesamtheit der Kelchblätter einer Blüte) : Schuzt vor der Anthese Corolla (Krone) : Bestäuberanlockung während der Anthese Androecium (Staubblätter): Pollenproduktion vor bzw. Pollenpräsentation während der Anthese Gynoecium (Fruchtblätter): -> Samenanlagenproduktion vor der Anthese-> Pollenrezeption und Pollenschlauchernährung während / nach der Anthese-> Schutz der Samenanlage und Samen während / nach der Anthese
• Corolla Gesamtheit der Kronblätter einer Blüte wird als Krone oder Corolla bezeichnet
• Calyx = Sepalum = Kelch
• Homöotische Gene Homöotische Gene oder Homeotische Gene  sind in der Entwicklungsbiologie Gene, die für die Identität von Segmenten zuständig sind. Mutationen innerhalb dieser Gene können zu einer vollständigen oder teilweisen Umwandlung von Organstrukturen oder Körpersegmenten führen 
• ABC Modell - Blütenentwicklung der Grundbau der Angiospermenblüte wird von 3 Gruppen (A,B,C) homöotischer Gene gesteuert MADS-Box Gene Expression in 3 überlappenden Feldern (jeweils in 2 benachbarten Organkreisen) Expression von A -> Sepalen, Expression von A + B -> Petalen Expression von B+C -> Stamina, Expression von C -> Karpelle
• Mutationen bei Arabidopsis thaliana (Ackerschmalwand): Loss of Class A function: keine Petalen oder Sepalen, Stamina und Karpelle stattdessen Loss of Class B function: keine Petalen oder Stamen, Sepalen und Karpelle stattdessen Loss of Class C function: keine Stamen oder Karpelle, Petalen und Sepalen stattdessen ! Das Gen „LEAFY“ kontrolliert die Transkription der ABC-Gene. Pflanzen mit einer LEAFYMutation bilden keine Blütenorgane sondern nur laubblattähnliche Strukturen.
• Infloreszenzen = Blütenstände = Teil des Sprossachsensystems bezeichnet, der der Blütenbildung bei Samenpflanzen dient und daher entsprechend modifiziert ist racemös:  Primärachse mit beliebiger Zahl an Achsen 2. Ordnung, aber keine Achsen höherer Ordnung z.B. Traube, Ähre, Dolde, Köpfchen cymös: nur 1 oder 2 Verzweigungen pro Achse, beliebige Zahl an Verzweigungsordnungen z.B. Dichasium, Monochasium
• Stellung des Fruchtknotens hypogyne Blüte = Fruchtknoten oberständig (auf dem Hypanthium) perigyne Blüte = Fruchtknoten mittelständig (vertieft im Hypanthium) epigyne Blüte = Fruchtknoten unterständig (im Hypanthium eingeschlossen) Hypanthium = Blütenbecher = Basis
• Blütensymetrie polysymmetrisch = radiärsymmetrisch, actinomorph * monosymmetrisch = zygomorph, | disymmetrisch + asymmetrisch
• Strukturen des Perianth = Blütenhülle Sepalen (Kelchblätter):  robust dick grün im Knospenstadium eng aneinander liegend oft behaart breite Basis spitz zulaufend 3 Leitbündel Petalen (Kronblätter): zart dünn versch. Farben (meist nicht grün) nicht eng aneinander liegend unbehaart schmale Basis, distal (außen) breiter 1 Leitbündel
• Verwachsung von Perianthorganen: Synsepalie z.B. Brugmansia (Kelch und Kronblatt verwachsen) Sympetalie z.B. Primula (Kelch und Kronblatt, meist auch Staubblattfilamente mit Kronröhre verwachsen) Die Glieder der Blütenhülle können miteinander verwachsen sein. Dies nennt man beim Perigon Syntepalie, beim Kelch Synsepalie, bei der Krone Sympetalie
• Androecium: die beiden Pollensäcke einer Theke vereinigen sich vor der Anthese (Septen verschwinden) und die Pollenkörner werden durch ein gemeinsames Stomium freigesetzt riesige Unterschiede in der Zahl der Staubblätter
• Gynoecium: Unikarpellat (1 Kapelle): ca. 10% der Angiospermen  Multikarpellat apokarp (mehrere Kapellen, unabhängig): ca. 10% der Angiospermen Multikarpellat synkarp (mehrere Kapellen, verwachsen): ca. 80% der Angiospermen
• Plazentation im Gynoecium (Stellung der Samenanlagen im Fruchtknoten) apokarp z.B. Fabaceae synkarp Plazenta achsillär z.B. Solanaceae synkarp Plazenta parietal z.B. Passifloraceae synkarp Plazenta frei zentral z.B. Primulaceae Krümmung der Samenanlage: orthotrop (selten), anaerob (häufig), campylotrop (selten) Siehe Folie 40/41 Schöneberger Part 06
• Perigon = Eine nicht in Kelch und Krone gegliederte Blütenhülle wird gleichförmig oder homoiochlamydeisch genannt und auch als Perigon bezeichnet
• Blütenformel P = Perigon K = Calyx, der Kelch C = Corolla, die Blütenkrone A = Androeceum als Gesamtheit aller Staubblätter G = Gynoeceum als Gesamtheit aller Fruchtblätter ¯¯ = unterständig (zb.: Ovar)    = oberständig (zB.: Ovar) (   ) = Synkarpie [   ] = Verwachsung von Androecium und Krone ∞ = viele
• basal Angiosperms = alle Angiospermen außer den Eukotyledonen monoaperturater Pollen basale Reliktgruppen morphologisch sehr divers, 7 Familien, ca. 175 Arten Amborellales: Amborellaceae (1/1) Nymphaeales: Cabombaceae (2/6), Hydatellaceae (2/10), Nymphaeaceae (6-8/60) Austrobaileyales: Austrobaileyaceae (1/2), Schisandraceae inkl. Illiciaceae (3/92), Trimeniaceae (1/6)
• sekundäre Pollenpräsentation wird der Pollen zunächst auf Haare des Griffels (Griffelbürste) abgeladen und von hier beim Blütenbesuch auf den Bestäuber übertragen. Beispiele sind die Platterbsen (Lathyrus) und Wicken (Vicia)
• Pappus (Papps pl.) ist ein Haarkranz (zB.: Löwenzahn) oder seltener ein häutiger Saum auf den Früchten von Vertretern der Pflanzenfamilie der Korbblütler (Asteraceae)
• Apiaceae = Doldenblütler, Doldengewächse krautige Pflanzen mehrfach geteilten Blättern Doppeldolden als Blütenstand
• Synapomorphien der Monokodyledonen > 60.000 Arten (ca. 1/5 aller Angiospermen), 12 Ordnungen / ca. 80 Familien Synapomorphien: 1 Keimblatt, parallele Blattnervatur Adventivwurzeln (Primärwurzel stirbt ab), Ataktostele (= geschlossenen kollateralen Leitbündel sind unregelmäßig über den Sprossachsenquerschnitt verteilt, die Xylempole der Leitbündel sind jedoch stets zum Zentrum des Sprossachsenquerschnitts gerichtet) (kein sekundäres Dickenwachstum)
• wichtige Merkmale der Monokotyldenonen 3-zählige Blüten; P3+3A3+3G(3) Kelch und Krone nicht oder nur schwach differenziert, Septalnektarien (Nektar wird zwischen den Fruchtknotenfächern gebildet) wichtige Gruppen: Lilliaceae, Orchidaceae, Arecaceae, Poaceae, Araceae
• Eudikotyledonen triaperturater Pollen (Pollen haben 3 Furchen in Epidermis) Rosiden VS. Asteriden Rosiden: 70.000 Arten, 17 Ordnungen / ca. 140 Familien Petalen frei, Staubblätter oft in 2 Wirbeln Staubblätter frei von Krone Samenanlagen bitegmisch, crassinucellat Asteriden: 80.000 Arten, 14 Ordnungen / ca. 120 Familien Sympetal, Staubblätter in einem Wirtel Staubblätter mit Krone verwachsen Samenanlagen oft mit Endothelium, tenuinucellat
• Nymphacaeae, fossile Vertreter aus der Kreidezeit Monetianthus, ca. 110 Millionen Jahre alt Microvictoria, ca. 90 Millionen Jahre alt Archaefructus, ca. 125 Millionen Jahre alt
• Magnoliiden (wichtige Nutzpflanzen) 4 Ordnungen, ca. 12000 Arten - Magnoliales (6 Fam.), Laurales (7), Piperales (4), Cannellales (2) wichtige Nutzpflanzen: Magnoliales, Myristicaceae: z.B. Myristica fragrans = Muskatnuss Laurales, Lauraceae: z.B. Persea americana = Avocado Piperales, Piperaceae: z.B. Piper nigrum = Pfeffer Canellales, Canellaceae: z.B. Cinnamomum verum = Zimt
• unitegmische Samenanlage = Samenanlage mit nur einer Hülle (Intugemente)
• bitegmische Samenanlage = Samenanlage besitzt 2 Hüllen (Integumente)
• Nucellus =  bezeichnet man in der Botanik das Gewebe in der Samenanlage der Samenpflanzen, das die Megasporen ausbildet (Megasporangium).  Nucellus + Integumente = Samenanlage
• crassinucellate Samenanlagen = der Nucellus ist kräftig entwickelt
• tenuinucellate Samenanlage = Nucellus ist sehr schwach ausgeprägt und zur Zeit der Befruchtung meist geschwunden.
• Rosiden > Fabaceae ca. 20.000 Arten, weltweit verbreitet, viele Nutzpflanzen K5C5A10-∞G1  3 verschiedene Blütentypen: „Cesalpinioideae“, Mimosioideae, Faboideae
• Rosiden - Rosaceae: ca. 3000 Arten, weltweit verbreitet, viele Nutzpflanzen K5C5A10-∞G1, perigyn (Hypanthium) riesige Fruchtdiversität: z.B. Spiraea, Potentilla, Fragaria, Rubus, Rosa, Prunus…
• Asteriden - Lamiaceae: > 7000 Arten, weltweit verbreitet, viele Nutzpflanzen Drüsenhaare, ätherische Öle K(5)C((2+3)A2+2)G(2), oft Lippenblüten Spaltfrucht (4 Teile)
• Asteriden - Asteraceae: ca. 23.000 Arten, weltweit verbreitet, meist gemäßigte Zonen Blüten in Pseudanthien (Scheinblüten) K PappusC((5)A(5))G(2¯) sekundäre Pollenpräsentation (Pollen auf Griffelhaaren)
• Verhinderung von Selbstbestäugung (Selbstbefruchtung) Herkogamie: räumliche Trennung von Staub- und Fruchtblättern innerhalb einer Blüte Dichogamie: zeitliche Trennung der Reifezeit von Staub- und Fruchtblättern:-> Proterogynie = Vorweiblichkeit, Proterandrie = Vormännlichkeit ! Verhinderung von Selbstbestäubung & Selbstbefruchtung:- eingeschlechtliche Blüten & Diözie (Zweihäusigkeit)
• Verhinderung von Selbstbefruchtung - Selbstinkompatibilität (genetische Ebene) Befruchtung eines Individuums durch die Spermazellen des eigenen Pollens ist nicht möglich Prinzip: -> Exprimieren der männliche Gametophyt (Pollen) und die Narbe bzw. der Griffel dasgleiche Allel eines bestimmten Selbstinkompatibilitätslocus (s), kommt es NICHT zu einer Befruchtung
• 3 Haupttypen von Pollenblüten Magnolia-Typ: viele Staubblätter, klebriger Pollen, meist käferbestäubt z.B. Magnolia Papaver-Typ: viele Staubblätter, pulvriger Pollen, meist bienenbestäubt z.B. Papaver Solanum-Typ: wenige Staubblätter, pulvriger P., porizide Antheren, bienenbestäubt, -> „buzz-pollination“ z.B. Solanum
• Naktarien und Nektarblüten wichtigster Blütentyp, da die meisten Bestäubergruppen an Nektar interessiert sind --> riesige Diversität Nektar als Belohnung: Zucker, Wasser, (Aminosäuren, Lipide) oft wird parallel auch Pollen als Belohnung angeboten Nektar wird von Nektardrüsen = Nektarine sezerniert, diese sind nicht auf bestimmte Blütenorgane beschränkt und können im Prinzip überall in der Blüte vorkommen die wichtigsten Nektarientypen: -> Nektardiskus: meist eine ringförmige Struktur an der Blütenbasis, zwischen Androecium und Gynoecium-> Septalnektarien: in den Ovarsepten eines synkarpen Gynoeciums -> Monokotyledonen
• Harzdrüsen und Harzblüten viele Insekten (v.a. Bienen) sammeln Pflanzenharze für den Nestbau, meist wird Harz an verletzten Stellen / Wunden verschiedener Pflanzen gesammelt bei Clusia (Clusiaceae) und Dalechampia (Euphorbiaceae) wird Harz im Blütenbereich produziert und als Belohnung an die bestäubenden Bienen abgegeben
• Elaiophoren und Ölblüten: erst seit ca. 40 Jahren bekannt (Stefan Vogel) in ca. 10 verschiedenen Angiospermenfamilien bekannt, konvergente Evolution Öl als Belohnung: fette Öle werden von bestimmten Bienen an ihre Larven verfüttert und / oder gebraucht um die Wände ihrer Nester zu imprägnieren (wasserabstoßend) Öl wird in Elaiophoren produziert, wird von den Bienen meist mit den Vorderbeinen gesammelt (Elaiophoren oft in Paaren)
• Duft und Osmophoren: Fernanlockung von Bestäubern (vor allem nachts) Duft wird oft von Pedalen produziert; aber auch alle anderen Blütenorgane können in die Duftproduktion involviert sein Osmophor = Teil der Blüte, der den Duft produziert Duftstoffe: riesige Vielfalt an leicht flüchtigen Substanzen Duftproduktion ist oft mit Thermogenese gekoppelt z.B. Araceae, Nymphaeceae, Aristolochiaceae
• Parfümblüten Duft als Belohnung: Duftstoffe werden von männlichen Prachtbienen (Euglossinae) gesammelt und als Vorläufer für bestimmte Sexualhormone verwendet - z.B. Stanhopea, Coryanthes (Orchidaceae), Gloxinia (Gesneriaceae)
• Täuschblumen Belohnung wird mit Hilfe von Geruch, Farbe und Textur vorgetäuscht Haupttypen von Täuschblumen: Mimikry von Kadavern oder Exkrementen (Brutplatz) z.B. Rafflesiaceae, Apocynaceae: Fliegen, Käfer Mimikry von Pilzen (Brutplatz) z.B. Aristolochiaceae, Orchidaceae: Pilzmücken Mimikry von Geschlechtspartnern (Sexualtäuschblumen) z.B. Orchidaceae: Wespen, Bienen Mimikry von anderen Blüten (Nektar, Pollen) z.B. Orchidaceae: div. Bestäubergruppen

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