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Botanik (Fach) / Fortpflanzung (Lektion)

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• Formen von Gameten -Isogamie: Gameten verschiedene Sexualpotenz, äußerlich nicht verschieden, daher keine W/M unterscheidung (- und + Gameten)-Anisogamie: Gameten äußerlich verschieden. Weibliche oft größer als männliche-Oogamie: weibliche Gameten unbeweglich (Eizelle) in Oogonien gebildet; viele männliche beweglich (Spermatozoide) in Spermagonien gebildet (Vorteil: nur männlicher Gamet ist feindlichem Milieu ausgesetzt. Oogonium und Spermagonium bestehen jeweils nur aus einer Zelle. Unterschied zu Moosen und Farnen: Archegonium und Antheridien sind mehrzellig-Gametangiogamie: Sonderfall, keine Ausbildung von Gameten, sondern direkte Verschmelzung vielkerniger Gametangien (bei Ascomyceten)-Somatogamie: keine Gametangien, sondern direkte Verschmelzung von äußerlich gleichen Körperzellen (bei Brasidiomyceten = Ständerpilze) Plasmogamie und Karyogamie sind räumlich und zeitlich getrennt durch Dikaryophase
• Generationswechsel regelmäßiger Wechsel zweier oder mehrerer Generationen, die sich auf unterschiedliche Weise vermehren -Gametophyt (=haploide Generation) pflanzt sich durch Gameten (Spermazelle, Eizelle) fort und bildet diploiden Sporophyt (= diploide Generation, beblätterte Pflanze) --> Gametenbildende sexuelle Generation --> generative Vermehrung -Sporophyt (diploide Generation) pflanzt sich durch Meiosporen fort, bringt Sporen hervor, die den Gametophyten bilden --> ungeschlechtliche vegetative Vermehrung
• Heterosporie Kreislauf Heterospore Pflanzen bilden zwei verschiedene Sporentypen aus: eine größere Megaspore und eine kleinere Mikrospore --> Aus den Sporen heterosporer Pflanzen gehen getrennte männliche und weibliche Gametophyten hervor (unreifes Pollenkorn bzw. reifer Pollenschlauch und Embryosack bzw Megaprothallium) --> Daraus entwickeln sich Gameten (Eizelle, Spermazelle) die durch Befruchtung eine diploide Zygote bilden --> Die Zygote wird zu einem Embryo und damit zum Sporophyt (diploide beblätterte Pflanze), die Sporangien ausbildet (Pollensack bzw. Nucellus)  und Sporenmutterzellen (Pollenmutterzelle bzw. Embryosackmutterzelle) --> aus diesen gehen durch Meiose die Sporen hervor
• Homosporie z.B. Farne, Mose = Isosporie Homospore Pflanzen produzieren nur einen Sporentyp. Aus den Sporen homosporer Pflanzen entwickelt sich nur ein Gametophytentyp mit männlichen und weiblichen Fortpflanzungsorganen. Im weiblichen Archegonium wächst eine Eizelle, im männlichen Antheridium eine begeisselte Spermazelle --> bilden Zygote --> Embryo --> Sporophyt --> Sporangium  (hier keine Geschlechtertrennung!) --> Sporenmutterzelle --> Meiose --> ein Sporentyp
• Haplonten/Diplonten Haplonten (bei niederen Pflanzen): Meiose nach der Zygotenbildung (nur Zygote diploid) haploider Organismus! Diplonten (Samenpflanzen und Farne): Meisoe unmittelbar vor der Gametenbildung (nur Gameten haploid) diploider Organismus! Haplo-Diplonten: aus Zygote gehen diploide Sporophyten hervor, diese bilden haploide Gametophyten (Wechsle zwischen haploiden Gametophyten und diploiden Sporophyten) Gametophyt = gametenbildende sexuelle Generation --> generative Vermehrung bis zur Zygote Sporophyt = Sporenerzeugende Pflanze --> ungeschlechtliche vegetative Vermehrung
• Ascomyceten (Schlauchpilze) meist Schimmelpilze (wichtig bei Bier, Wein und Käseherstellung), Morcheln, Trüffel ungeschlechtliche (vegetative) Vermehrung: an modifizierten Hyphen (Konidienträger) entstehen einkeimige Konidien (Sporen) --> dient der Ausbreitung, können daraus keimen Anisogame Gametangiogamie (es werden keine Gameten gebildet, sondern verschmelzung verschieden aussehender Gametangien) geschlechtliche (generative) Vermehrung: in schlauchähnlichen Asci werden Asco-Sporen produziert, die ausgeschleudert werden. Durch Keimung der Sporen entstehen Myzel. Myzel kann sich mit Neurospora (Konidien aus der ungeschlechtlichen Fortpflanzung) paaren. Plasmogamie (Verschmelzung der Zelle, Nicht der Kerne!--> dikaryotisch n+n). Die dikaryotischen Hyphen produzieren viele dikaryotische Asci (Fruchtkörper)  Dort Fusion des Kernpaares  (Karyogamie), Diploider Kern macht Meiose --> Aus Meiosporenmutterzelle werden theoretisch 4 Meiosporen, aber wegen anschließender Mitose --> 8-kerniger Ascus --> 8 Ascosporen --> werden ausgeschleudert und keimen zu einem haploiden Mycel Nur Zygote ist diploid (kurz nach Karyogamie)
• Basidiomyceten (Ständerpilze) z.B. Baumschwämme, Champignon, Austernpilze, Steinpilze, Pfifferlinge Plasmogamie zweier haploider Mycelien (+ und - Paarungstyp. Isogamie) ohne dass Gametangien ausgebildet wurden (=Somatogamie) --> Entstehung eines dikaryotischen Mycels (n+n). Fruchtkörperbildung (Basidiokarp) bei günstigen Umweltbedingungen. Pilzhut  auf Unterseite Lamellen oder Röhren. Dort Basidien (=endständige dikaryotische Zellen). Karyogamie --> diploide Kerne --> Meiose --> 4 haploide Kerne. Jedes Basidium bildet 4 Fortsätze aus --> in jedem Fortsatz ein haploider Kern = Basidiosporen. (Windverbreitung der Sporen. Keimung der Sporen und Bidung eines kurzlebigen haploiden Mycels.) Basidiosporn bilden Mycelien --> Plasmogamie
• Bryophytina (Laubmoose) Gametophyt = dominante Form (haploid) sowohl monözische (Gametangien auf einem Gametophyten) als auch diözische (Gametangien auf zwei Gametophyten) Formen monözisch:  Archegonien und Antheridien auf einer Pflanze Gametophyt: Archegonium und Antheridium --> Aus Antheridium kommt Spermatozoid zu Archegonium --> Zygote --> keimt zum diploiden Sporophyten (Sporogon) Sporophyt: Sporogon mit Sporenkapsel (=Sporangium) aus dem Meiosporen austreten bleibt in der Moospflanze/weiblicher Gametophyt verankert betreibt aber eigene Photosynthese: haploide Meiosporen keimen bei günstigen Bedingungen und bilden verzweigten Faden = Protonema --> wird zur Moospflanze (Gametophyt)
• Farne (Pteridophytina) Sporophyt dominanter (ausdauernde Farnpflanze mit Kormus wie Samenpflanze) Gametophyt (Prothallium): kleines Gewebe mit begrenzter Lebensdauer, das aus Meiosporen hervorgeht Isosporer Farn (=homosporie) Aus keimenden Meiosporen geht Gametophyt hervor = Prothallium. Prothallium = monözisch (=zwittrig), bildet Antheridien und Archegonien aus. (Reifung der Gametangien zu unterschiedlichen Zeitpunkten verhindert Selbstbefruchtung) Befruchtung über Spermatozoide. Aus Zygote wächst selbständiger diploider Sporophyt (Farnpflanze). Blätter = Sporophylle: Sporangien stehen auf der Unterseite der Blätter in Gruppen (Sori) zusammen und sind vom Indusium geschützt. Dort Zellteilung, Sporenmutterzelle, Meiose, Sporen, Windverbreitung heterosporer Farn (z.B. Moos-Farn Selaginella) in Megasporangien entstehen Megasporen --> weiblicher Gametophyt --> Eizellein Mikrosprorangien entstehen Mikrosporen --> männlicher Gametophyt --> Spermazellen
• Fortpflanzungsorgane der Samenpflanzen (Spermatophyta) Sporophyt ist dominante Form, Gametophyt auf wenige Zellen reduziert Männliche Mikrosporophylle (Blätter an dem Sporangien stehen, in denen Sporen gebildet werden): Staubblätter (Stamina) bestehen aus Filament und Anthere, Anthere besteht aus 4 Pollensäcken (Sporangien), je zwei Pollensäcke bilden eine Theka (die durch das Konnektiv verbunden sind) Weibliche Makrosporophylle: Fruchtblätter (Carpelle). Fruchtblätter bilden Fruchtknoten, der Samenanalge umschließt. Oberer Teil dünner Griffel mit Narbe. Fruchtknoten + Griffel + Narbe = Stempel (Pistill) Pflanzen mit nur Staubblättern = staminatePflanzen mit nur Fruchtblättern = carpellatekönnen beide auf der gleichen Pflanze vorkommen z.B: Hasel, Kieferkönnen auf verschiedenen Individuen verteilt sein z.B. Eibe und WeideEsche: auf einem Individuem staminate, carpellate und vollständige Blüten
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• Gymnospermen (Nacktsamer) Samenanlage ist nicht in einen Fruchtknoten eingeschlossen, sondern frei an der Oberfläche --> nackt Fruchtblätter nicht an der Bildung der Verbreitungseinheit beteiligt, daher keine Früchte sondern Samen Blüten sind immer eingeschlechtlich (auf einem Baum können aber männliche und weibliche Blüten vorhanden sein) Pollen werden über den Wind übertragen befruchtete weibliche Blütenstände werden zu holzigen Zapfen, aus denen die Samen herausfallen Bestäubung: Pollenkörner (=Gametophyt) fallen auf Schuppen der weiblichen Blüte --> Bildung eines Pollenschlauches (reifer Gametophyt) --> Spermazelle verschmilzt mit Eizelle (sind jeweils Gameten) --> Zygote --> Schutz der Samen in der Reifephase durch Verschluss des Zapfens --> Öffnung nach Abschluss der Samenreife
• besondere vegetative Fortpflanzungseinheiten -Tochterkugeln von Volvox: Entstehen durch Einstülpungen der Mutterkugel und werden nach deren Absterben frei -Brutkörper der Lebermoose -Soridien und Isidien bei Flechten Fragmentation bei Angiospermen: Das Zerteilen einer Elternpflanze in Teilstücke, die sich zu einer neuen Pflanze entwickeln Apomixis: asexuelle Samenbildung: eine diploide Zelle der Samenanlage erzeugt den Embryo (Löwenzahn) -Brutorgane höherer Pflanzen: z.B. Erdbeeren: an deren Ausläufern bilden sich in bestimmten Abständen Knospen, die dannn zu bewurzelten Pflanzen auswachsen; Zwiebeln, Spross- und Wurzelknollen dienen ebenfalls der vegetativen Fortpflanzung -Mitosporen: durch Mitose gebildete Fortpflanzungseinheiten der Algen und Pilze. Haplo-mitosporen und Diplo-mitosporen. Zoosporen (begeißelt, setzen sich nach einiger Zeit fest und bilden neue Thalli), Aplanosporen (bei Chlorella; unbeweglich), Sporangiosporen (bei Mucor: Luftsporen, die in Sporangien auf Trägerhypen gebildet werden), Konidiosporen (=Konidien. entstehen seitlich oder an der Spitze einfacher Hyphen, entstehen durch Abschnürung, Sprossung oder Umwandlung von Zellen; )
• Isomorpher Generationswechsel = beide Generationen (Gametophyt und Sporophyt) sehen gleich aus z.B: Chlorophycee Cladophora + und - Gametophyten bilden in beliebigen Fadenzellen + und - Isogameten (sehen gleich aus) und entlassen diese zweigeißeligen Gameten, die zur Zygote verschmelzen. Bei der Keimung entsteht ein diploider Sporophyt, der genauso aussieht wie der haploide Gametophyt. Dieser bildet in den Sporangien (einfache modifizierte Fadenzellen) durch Meiose Zoosporen (=begeißelte Meiosporen). 50% - und 50% + --> wachsen zu haploiden - bzw. + Gametophyten ist heterophasisch weil eine Generation diploid und eine haploid ist
• heteromorpher Generationswechsel Halicystis ovalis = Gametophyt: blasenförmiger Thallus; getrenntgeschlechtlich; männlicher Gametophyt bildet begeißelte Mikrogameten, der weibliche größere ebenfalls begeißelte makrogameten. Durch Verzwirnung der Geißeln berühren sich die Gameten und verschmelzen zur Zygote. Durch Keimung der Zygote entsteh ein fädiger-verzweigter Thallus --> Der Sporophyt Derbesia marina = Sporophyt. Haben zwei Namen, weil sie früher für zwei verschiedene Pflanzen gehalten wurden Zygotenkern und die durch Mitose daraus hervorgehenden Kerne des vielkernigen Thalluns sind diploid. Am Sporophyt bilden sich Zoosporangien aus, in denen unter Meiose der eingewanderten Kerne haploide Sporen (Meiosporen) entstehen. Sexuell differenziert und keimen zu männnlichen bzw. weiblichen Gametophyten aus. --> heteromorpher (weil Sporophyt und Gametophyt unterschiedlich aussehen), heterophasischer (Gametophyt haploid, Sporophyt diploid), Generationswechsel mit Anisogamie (männliche und weibliche Sporen, die sich in der Größe unterscheiden)
• Befruchtung der Angiospermen Jeder Pollensack (4 Stück pro Anthere) ist ein Mikrosporangium. Daraus entspringt diploide Pollenmutterzelle --> Meiose --> 4 Pollenzellen (=Mikrospore). Deren Kern teilt sich dann nochmals, sodass reife Pollen eine vegetative und eine generative Zelle enthalten. Placenta bringt Samenanlage hervor, bleiben über Funiculus in Verbindung. Am Grund der Samenanlage entspringen 1-2 Integumente, die den inneren Gewebekomplex (=Nucellus) umgeben. Mikropyle wird freigelassen. Im Nuceullus: Meiose der Embryomuttersackzelle --> 4 Zellen --> 3 sterben --> Embryosackzelle (=Megaspore) --> weiblicher Gametophyt. Vergrößerung der Embryosackzelle --> Kernteilung --> wandern zu entgegengesetzten Enden des Embryosacks --> je noch 2 Teilungen --> 8 Kerne An Mikropyle 1 Eizelle und 2 Synergiden = Eiapparat am entgegnegesetzten Pol: 3 Antipodenzellen 2 zentrale Kerne: verschmelzen zu diploidem sekundärem Embryosackkern (befruchtungsreif) reife Pollenkörner gelangen auf Narbe --> Ausbildung eines Pollenschlauchs mit vegetativem Kern an der Spitze bis zur Mikropyle. Die generative Zelle teilt sich nochmals und diese beiden Kerne wandern durch den Pollenschlauch zur Eizelle. Pollenschlauch entleert sich in Synergiden. 1 Spermazelle verschmilzt mit Eizelle, eine verschmilzt mit sekundöre Embryosackkern zu triploidem Endospermkern (doppelte Befruchtung). Aus diesem entwickelt sich dann das triploide Endosperm (Nährgewebe)
• Vorteile und Nachteile sexueller und asexueller Vermehrung Vorteil asexuell (vegetativ) kein Bestäuber notwendig (gut wenn Individuen einzeln weit verstreut sind, und vermutlich nicht vom gleichen Bestäuber besucht werden) gesamtes genetische Material wird weiter gegeben (wird bei der Pflanzenzucht eingesetzt) Klone sind nicht so empfindlich wie Keimpflanzen der sexuellen Fortpflanzung müssen nicht so viele Samen bilden, in der Hoffnug das eins überlebt kein Ressourcenverbrauch für Blüten- und Fruchtbildung Vorteil sexuell (generativ) große Variabilität bei den Nachkommen, was unter instabilen Umweltbedingungen vorteilhaft ist größere Verbreitungsentfernung durch Samen möglich Samenkeimung und Wachstum können durch die Keimruhe solange aufgeschoben werden, bis die Umweltbedingungen günstiger sind Selbstbefruchtung möglich, um sicher zu stellen dass Samen gebildet werden
• Verhinderung der Selbstbestäubung zweihäusigkeit (diözisch): Pflanze hat nur staminate oder nur karpellate Blüten (z-B. Haselnuss) Fruchtblätter und Staubblätter reifen zu verschiedenen Zeitpunkten (Proterandrie bei Mais, Salbei oder Protergynie bei Magnolie und Plantago) Fruchtblätter und Staubblätter sind so angeordnet, dass es unwahrscheinlich ist, dass der Pollen von einer Anthere zur Narbe übertragen wird (z.B. kurze Griffel und lange Staubblätter an einer Blüte und lange Griffel und kurze Staubblätter an anderer Blüte z.B. Sauerklee) Selbststerilität durch Selbstinkompatibilität: Fähigkeit einer Pflanze, ihren eigenen Pollen abzuweisen (biochemische Blockade, die die abschließende Entwicklung des Pollens und die Befruchtung der EIzelle verhindert) --> wie Immunsystem
• Anpassungen an Tierbestäubung Duft lockt Insekten an (Vögel riechen nichts) helle Farben locken Nachtaktive Tiere an z.B: Nachtfalter oder Fledermaus Korallenbaum hat gekrümmte verwachsene Blütenröhre, die der Schnabelform des Kolibris angepasst ist Beim Klappmechanismus drückt die Biene das Schiffchen nach unten und wird dadurch an der Bauchseite von den Staubbeuteln berührt. für Bienen: Die Blumen sind Glocken-, Rachen-, Masken-, Lippen-, Fahnen-, kurze Stielteller- und Pinselblumen.; Der Nektar ist bis zu 15 Millimeter tief in Röhren verborgen, die deutlich enger als der Insektenkörper sind. Die Blüten sind gelb, blau oder weiß und verfügen über Blütenmale: Strukturen, die im UV-Bereich, also für Bienen, nicht aber für Menschen, sichtbar sind. Die Blüten duften häufig
• Vegetative Vermehrung in der Landwirtschaft Klone aus Stecklingen: (=Teilstücke von Pflanzen; meist aus dem Spross). am abgeschnittenen Ende des Stecklings wächst eine undifferenzierte, sich teilende Zellmasse (Callus), aus dem sich Adventivwurzeln bilden. z.B. Usambaraveilchen (Blätter), Kartoffelknolle (jedes Teilstück braucht eine vegetative Knospe) Pfropfung: = Veredlung. Übertragung eines Zweiges oder Knospe von einer Pflanze auf eine andere Sorte derselben Art. die Pflanze die das Wurzelsystem liefert ist die Veredlungsunterlage, der aufgepfropfte Zweig das Edelreis. z.B: Weinsorten: französische Rebsorten werden auf amerikanische Veredlungsunterlagen gepfropft, die widerstandsfähiger sind in-vitro-Klonierung: Gewebsstücke auf einem künstlichen Medium kultivieren, das Nährstoffe und Pflanzenhormone enthält. Die kultivierten Zellen teilen sich und bilden einen undifferenzierten Callus. z.B. Orchideen, Möhren
• Bestäubungsarten -Anemophilie (Windbestäubung) 20 % z.B. Koniferen= Nadelhölzer, Gräser, Haselnuss unscheinbare Blüte ohne Nektar, geruchlos große Pollenproduktion, leicht und flugfähig klebrige Narbe -Hydrophilie (Wasserbestäubung) 1% Farne, Moose, Seegras -Zoophilie (Tierbestäubung) 80% durch Insekten, Vögel, Fledermäuse Lockmittel (Farbe, Duft, Nektar) oft zwittrig Blüte z.B. Salbei und Biene (Schlagbaummechanismus) -Autogamie (Sebstbestäubung) wird meist vermieden

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