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Gewebekultur. Vollständige Pflanzen oder Pflanzenorgane wie Sprosse oder Wurzeln können auf einem künstlichen Medium, das Nährstoffe und Hormone enthält, aus isolierten Zellen oder Geweben gezogen werden.
Wildkraut, Kohlgewächse (Brasicacae) ca. 30 cm, 10.000 Pflanzen / m2
6 Wochen: Samenreife Zwittrige Blüten, Selbstbestäubung, 30 bis 50
Samen pro Blüte, mehrere 1.000 pro Pflanze 5 Chromosomen (haploid) Genom = klein, wenig disperse repetitive DNA
Jahr 2000: Gesamtsequenz des Genoms
125 Mb DNA, kodieren für 25 000 Proteine; ca. 100 Mb proteincodierend; daher pro Protein durchschnittlich 4 kb
250 Mbit = ca. 31,3 MB Information bzw. 25 MB für Proteine; ca. 1 kB für 1 Protein
Chemische Methode Basenspezifische Spaltung denaturierter
Einzelstrang-DNA durch Chemikalien
Polyacrylamid-Gel-Elektrophorese
Enzymatische Methode Einbau in Bakteriophagen-Einzelstrang
Hybridisierung mit einer synthetischen DNA
Desoxynucleoside3P + DNA-Polymerase - Lösung
Veränderte Nucleoside (Didesoxy), Synthese wird abgebrochen
Gelelektrophorese
Zerschneiden mit Restriktionsenzymen
Auftrennen durch Gelelektrophorese gemäß der Länge der Fragmente (RFLP = Restriktionsfragmentlängen-Polymorphismus
Färben
Übertragen vom Gel auf Zellulose
Sonden
Detektion
Entwicklung:
Wachstum
Differenzierung
Morphogenese (Musterbildung)
Wachstum Trockengewichtszunahme
Frischgewichtszunahme
Volumszunahme
irreversibel
Wachstumsfaktoren (Vitamine etc.)
Antimetabolite (p-Aminobenzoesäure, Sulfonamid, Folsäure..)
Sind Wachstumsfaktoren ähnlich
Antibiotica (Penicillin, Streptomycin, Chloramphenicol, Tetracyclin....)
Wachstumshemmer
Antimetabolite
Antibiotika
WachstumTeilungswachstumStreckungswachstum
DifferenzierungVerschiedenwerden d. Zellen in Struktur
und Funktion Morphogenese (Musterbildung)
Räumliche Organisierung differenzierter Einheiten zu einem übergeordneten Ganzen.
Innere Faktoren
Intrazelluläre Regulation Regulation der Genexpression
Regulation der Enzymaktivität
Interzelluläre Regulation Phytohormone
Äußere Faktoren
Biotische
Abiotische
Aktive Gene
Reprimierte Gene
Aktivierbare Gene
Reprimierbare Gene
DNA-Microarrays
Die DNA-Chip-Technologie nutzt Techniken aus der Halbleiterfertigung, um bekannte Gene auf einem fingernagelgroßen Plastik- oder Glasplättchen, dem Microarray, zu identifizieren und deren Aktivität zu messen
1. DNA-Bruchstücke auf Glasplatte2. Isolation von m-RNA3. Inverse Transskriptase cDNA, cDNA +
Fluoreszenzfarbstoff4. cDNA + Fluoreszenzfarbstoff + Microarray5. Gepaarte DNA (ungepaarte wird
abgewaschen)
Regulierung der Genexpression bei Prokaryonten
Hierarchie
Regulatorgen
Operatorgen
Strukturgen
Strukturgen + Operatorgen = Operon
Ähnliche Wirkung wie tierische Hormone Können auch am Bildungsort wirken Mengenverhältnis der Hormone
Auxine Gibberelline Cytokinine Abscisinsäure Ethylen Jasmonate
IAA Indol-3-yl-essiggsäure (indole acetic acid)
Streckungswachstum Zellteilungen im Kambium Seitenwurzelbildungen (Stecklinge!) Zellteilungen in Gewebekulturen Apikale Dominanz Blatt- und Fruchtfall Parthenokarpie (Frucht ohne
Gametenkopplung) Krümmung zum Licht
GA3; Gibbanskelett
Mehr als 60 verschiedene sind bekannt
“Krankheit der verrückten Reiskeimlinge”
Gibberella fujikuroi = Fusarium moniliforme
Zellteilung und Zellstreckung
Zellteilungen im Kambium
Parthenokarpie
Blütenbildung (Langtag-/Kältepflanzen; Nicht Holzpflanzen)
Brechen der Winterruhe
Apikaldominanz (Verstärkung)
Brechen der Samenruhe
Ähnlich den Auxinen, aber:
+ Phloemdifferenzierung, Ruheknospen, Samenkeimung
- Adventivwurzel
Förderung männlicher Blüten
(IAA weibliche)
HN
NN
N
NHR OH2C Kinetin
H2COH
C
CH3
CHH2CZeatin
Zellstreckung & Zellteilung
Brechen der Keimruhe; statt Hellrot
Brechen der apikale Dominanz (Gewebekulturen, Seitenknospen)
Verzögerung der Seneszenz; Sink/Retention
Antagonist zu den Auxinen, Gibberellinen und Cytokininen
Spaltöffnungsschluss
„Stresshormon“
Dormanz
Abscission
Gasförmig!
H2C = CH2
Fruchtreife
Seneszenz
Blatt- und Fruchtfall
Manchmal: Blühinduktion
Das “Tricolore”-Modell
Parasiten: Schließen sich direkt dem Stoffwechsel lebender Organismen an (ohne Vorteil für den Wirt
Fakultative Parasiten
Obligate Parasiten
Symbiose: Zeitweiliges oder dauerndes Zusammenleben artverschiedener Organismen; wechselseitiger Nutzen
Mistel: Nadel- und Laubbäume; Früchte. weiße Beeren (Vögel); Rindenwurzeln; Haustorien; Hemiparasit (grün)
Kleeseide (Cuscuta); schädigt Wirt letal
Wurzelknöllchen
Flechten
Mykorrhiza
Ektomykorrhiza
Endomykorrhiza
Ekt-Endo-Mykorrhiza
Höhere Pflanze und Bakterien bzw. Aktinomyceten
Können den N2 der Luft binden
Haben Plasmide, die durch Wurzelabscheidungen aktiviert werden
Knöllchenbildung
Pilz (Mycobiont) und Alge bzw. Cyanobakterium (Photobiont)
Sehr Enge Beziehung: ein gewissermaßen neuer Organismus entsteht
Mycobiont: Ernährung und Stickstoff
? Nutzen für Photobiont
Pilzwurzel
Pilz und höhere Pflanze
Ektomykorrhiza: Nadel- und Laubbäume gemäßigter Breiten; interzelluläres Eindringen der Pilzhyphen in die Rinde
Endomykrrhiza: Pilze wachsen intrazellulär; Orchideen
Ekt-Endo-Mykorrhiza: Übergänge zwischen Ekto- und Endomykorrhiza