Umweltfaktoren Temperatur Gravitation Wasserpotential mechanische Beanspruchung (Wind, etc) tages-/ jahreszeitliche Rhythmik Schädlinge Licht
Reaktionen auf Umweltfaktoren: kurzfristig: Bewegungen Differenzierung von Organen (Blüten, Blätter) Anpassungen des Stoffwechsels langfristig: Entwicklung angepaßter Organe (Wurzel, Sproß)
Gravitropismus: Positiv: Wurzel Negativ: Sproß Statolithenhypothese: Ausbildung von Druck auf die Zellunterseite durch spezielle Plastiden
Bewegungsformen Tropismen: Krümmungsbewegungen - auf einen Reiz hin (positiv) - von einem Reiz weg (negativ) Phototropismus: Licht Gravitropismus: Erdanziehungskraft Thigmotropismus: Berührung
Bewegungsformen Nastien: -durch äußeren Faktor ausgelöste Bewegungen -ohne Bezug zur Richtung des Reizes Mechanismus: meist Turgor-Änderungen Beispiel: Schließzellenbewegung
Seismonastie: Mimosa pudica Schnelle Blattbewegung: Berührung als Reiz Mechanismus: Turgor-Änderung bei motorischen Geweben (Pulvini) Reizleitung: durch Aktionspotentiale (+chemische Signale?) >1cm/sec!
Phototropismus und die Entdeckung der Phytohormone Ein Stück Wissenschaftsgeschichte (s.campbell)
Phototropismus: Versuche von Darwin (1880): - Spitze der Pflanze nimmt Lichtreiz auf - Es muß ein weitergeleitetes Signal existieren Versuche von Boysen-Jensen (1913) - Das Signal ist eine in der Pflanze bewegliche Substanz Versuche von Went (1926) - Identifizierung eines Botenstoffes: Auxin
Auxin: Botensubstanz bei Phototropismus Phytohormon - wirksam in geringen Mengen - Synthese- und Wirkort nicht identisch >Transport nötig!
Wechselwirkung von Hormonen: Apikaldominanz Auxin: - produziert in Apikalknospe - hemmt Achselknospen Cytokinine: - produziert in der Wurzel - fördern Axelknospen Wurzel-nahe Achselknospen keimen aus
Gibberelline: als Pilztoxine entdeckt Reis-Krankheit der verrückten Keimlinge (Bakanae) Später als pflanzeneigene Stoffe identifiziert, wichtige Pflanzenhormone!
Gibberelline: Breiter Einsatz in der Landwirtschaft: Fruchtreife Kernlose Trauben! Wachstumsförderung in Baumschulen etc Biotechnologische Produktion mit dem Pilz Gibberela fujikuroi
Wechselwirkung von Hormonen: Laubabwurf Ziel: Verringerung der Oberfläche für die Winter (=Trocken-)Periode Verfahren: - Auslagerung von Speicherstoffen - Ausbildung eines Trenngewebes Steuerung: Verschiebung des Gleichgewichtes von Ethylen und Auxin Ethylen wird dominant
Übersicht der Pflanzenhormone
Photoperiodismus: physiologische Reaktion auf die Tageslänge Kurztagspflanzen: blühen im Herbst/Winter (Chrysanthemen, Weihnachtssterne) Langtagpflanzen: blühen im Frühling/Sommer Eigentlicher Auslöser: kritische Nachtlänge
Photoperiodismus: physiologische Reaktion auf die Tageslänge Effektiver Reiz: die Qualität /Wellenlänge des Lichtes Rezeptor: das Phytochromsystem
Stressreaktionen Pflanzen können -vor allem durch ihr Hormonsystemauf Stress-Situationen reagieren : - Trockenheit - erhöhte Salzbelastung - Hitze / Kälte - Pathogenbefall
Reaktion auf Pathogenbefall Lokal: -induzierte chemische Abwehr - Ausbildung mechanischer Barrieren - Selbstmord befallener Zellen - ( Hypersensitive Antwort ) -Alarmierung des gesamten Abwehrsystems - (systemisch erworbene Resistenz)
Signalaufnahme und Verarbeitung Pflanzliche Signalketten Aufgebaut wie in tierischen Systemen: - Rezeptoren in der Zellmembran - Weiterleitung des Signals durch u.a. Proteinkinasen - Aktivierung von Zielgenen durch Transkriptionsfaktoren