Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 1
Titel
PflanzenphysiologieThomas Boller
Frühjahrsemester 2010
Montag, 8 – 10
www.plantbiology.unibas.ch/teaching/pflanzenphysiologie/index.htm
Dass ich erkenne, was die WeltIm innersten zusammenhält,
Schau alle Wirkungskraft und Samen ...
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 2
Ankündigung Exkursionen
Programm der Feldstudien für die laufende Woche
Sa
Anmeldeschluss: heute!
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 3
5. Juni 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 4
5. Juli 2010: Ganztägige Exkursion zu den Murgseen
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 5
Organisation Grundkurs
In eigener Sache: Grundkurs Pflanzenbiologie
Rückmeldungen bitte an [email protected]
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 6
In eigener Sache: Evaluation
In eigener Sache (II): Prüfungen
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 7
Frage der Woche: Erfindungsreichtum der Orchideen
Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991
Frage der Woche: Bestäubungs-Symbiosen bei Orchideen Einige der raffiniertesten und spezialisiertesten Symbiosen sind die Bestäubungssymbiosen bei Orchideen. Wieso waren gerade die Orchideen evolutiv so "erfinderisch"?
Erfindungsreichtum der Orchideen
... und zum Start:
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 8
Ophrys insectifera Ophrys sphegodes
Ophrys-Arten
Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 9
Ophrys holoserica Cypripedium calceolus (Sexualtäuschblume) (Kesselfallenblume)
Ophrys und Frauenschuh
Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 10
Nigritella nigra Orchis tridentata (Nektartäuschblume) (Nektartäuschblume)
Nigritella und Orchis
Reinhard et al., "Die Orchideen der Schweiz, 1991
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 11
12. Macht euch die Erde untertan ...
Chemie, Pflanzenzucht, biologischer Landbau
Titel 12: Macht euch die Erde untertan
Skript - p. 113
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 12
Chemische Mittel in der Landwirtschaft: Herbizide
"essentielle" Aminosäuren für Wirbeltiere!
GS/GOGAT-Weg nicht bei Wirbeltieren!
Nur bei Pflanzen!
Spezifisches, definiertes "Target" im Stoffwechsel!
CIBA-Geigy
Monsanto
Herbizide
Skript - p. 114
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 13
Chemische Mittel in der Landwirtschaft: Wachstumsretardantien
Wachstumsretardantien
Skript - p. 114
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 14
Anthropogene Umweltschäden: lokal
Hauptinteresse des Ökophysiologen: Definition von "unterschwelligen" physiologischen Veränderungen!
z.B. Mykorrhiza: Forschung am Botanischen Institut Basel - Hebelstrassse (Andres Wiemken und Thomas Boller)
Umweltschäden lokal
Skript - p. 115
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 15
Anthropogene Umweltschäden: global
Hauptinteresse des Ökophysiologen:Voraussage der physiologischen Auswirkungen in 20-50 Jahren!
(z.B. System-Ökologie: Forschung am Botanischen Institut Basel, Christian Körner)
Umweltschäden global
Skript - p. 115
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 16
Züchtung beim Weizen
Wildpflanzen, oft vom Aussterben bedroht.
Wichtig: Erhaltung der natürlichen genetischen Vielfalt!!
Selektion auf diploidem Niveau: bekannt seit der Pfahlbauzeit
Selektion auf tetraploidem Niveau: bekannt seit der Steinzeit
Selektion auf hexaploidem Niveau: bekannt seit der Bronzezeit
"Moderner" Weizen
"Landsorten", oft vom Aussterben bedroht.
Wichtig: Erhaltung der natürlichen genetischen Vielfalt!!
Züchtung beim Weizen
Skript - p. 116
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 17
Hybridzüchtung bei Mais
"Kastration": männliche Ähren ("Fahnen") entfernt!
1) Heterosis:Heterozygotie ergibt erhöhte Leistungsfähigkeit!
"Luxurieren der Bastarde"
2) Uniformität des Saatguts:F1-Hybriden sind genetisch identisch!
Inzucht-Depression bei reinen Linien
Hybrid-Züchtung bei Mais
Skript - p. 117
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 18
Klonale Vermehrung von Pflanzen in Gewebekultur (I)Beispiel Lilien: Adventivzwiebeln aus Zwiebelschuppen
Oberflächen-Sterilisation
Das Cytokinin BA führt zur Regeneration von Zwiebeln!
ev. zusätzliche "Runden" ...
Aus einer Ursprungs-Zwiebel können innert eines Jahres >10'000 Adventivzwiebeln entstehen!
2-3 Jahre
Klonale Vermehrung in Gewebekultur: Lilien
Skript - p. 117
10'000 klonale Nachkommen können verkauft werden!
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 19
Genetische Manipulation von Pflanzen in der Natur
Tumor-Bildung (mit Blatt-Teratomen):Agrobacterium tumefaciens
Wurzel-Teratome:Agrobacterium rhizogenes
Agrobacterium-Tumoren
Skript - p. 118
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 20
Übertragung der T-DNA ins Pflanzengenom
T-DNA = transferierte DNA
Integration der T-DNA in ein Chromosom der Pflanze
1) Tumor-Gene
2) Gene für Opin-Synthese
T-DNA-Übertragung
Skript - p. 118
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 21
Sekundärstoffwechsel in Tumoren:Biosynthese von Nopalin
Gen für Nopalin-Synthase auf T-DNA
Gleichzeitig exprimiert das Bakterium selbst Gene für die Nopalin-Aufnahme (Carrier) und für den Nopalin-Abbau!!
Das Bakterium schafft sich durch die Transformation der Pflanze eine "ökologische Nische", die es bevorzugt ausnutzen kann.
Sekundärstoffe in Tumoren: Nopalin
Skript - p. 118
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 22
Agrobacterium tumefaciens: Das Ti-Plasmid und T-DNA
T-DNA: nur in Pflanze exprimiert!
Essentiell für Virulenz, d.h. T-DNA-Transfer
passt zum Opin-Gen der T-DNA!
Tumor-Gene: für Auxin- und Cytokinin-Bildung in der Pflanze
Gen für Opin-Bildung in der Pflanze
Ti-Plasmid und T-DNA
Skript - p. 119
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 23
Schema zum T-DNA-Transfer
"Cross-Talk": verwundete Pflanze produziert Acetosyringon
Acetosyringon induziert vir-Gene und damit T-DNA-Transfer
Schema zum T-DNA-Transfer
Skript - p. 119
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 24
Agrobacterium-vermittelte Transformation - I
Verwendung von Agrobacterium als "genetic engineer" für die Bedürfnisse des Pflanzenzüchters!
sogenannter "Binary Vector":
- "entwaffnet": enthält keine Tumor-Gene
- kann in E. coli und in A. tumefaciens repliziert werden
- benötigt für Transfer in die Pflanze die "vir"-Gene von A. tumefaciens
Modifizierte T-DNA: Wird auf Pflanze übertragen
Agrobacterium-vermittelte Transformation - I
Skript - p. 120
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 25
Agrobacterium-vermittelte Transformation - II
Agrobacterium-vermittelte Transformation - II
Skript - p. 120
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 26
Agrobacterium-vermittelte Transformation - III
sogenannte Co-Kultivation von Pflanze und Agrobacterium
Regeneration von Pflanzen auf "selektivem Medium" (mit Kanamycin)
Agrobacterium-vermittelte Transformation - III
Skript - p. 120
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 27
Biologischer Landbau ("Organic Farming")
Titel Science - 2002
Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002
Skript - p. 121
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 28
DOK: ein Langzeit-Versuch zum Biologischen Landbau
Versuch in Therwil: gestartet 1978 auf Initiative von Prof. Philippe Matile und Kollegen
Sechs Landbau-Varianten mit 16 Wiederholungen, darunter insbesondere:
"Conventionell - Mineralstoffdüngung" (CONMIN); "Conventionell - Farmyard Manure" (CONFYM); Biologisch-Organisch (BIOORG); Biologisch-Dynamisch (BIODYN)
DOK-Versuch
Nicht im Skript
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 29
Vergleich des Aufwands an Düngemitteln und Energie
Zunehmender Energie-Aufwand!
Vergleich Düngemittel
Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002
Skript - p. 121
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 30
Vergleich der Erträge
Generell: Ertrag bei "konventionellem Landbau" etwas höher
... aber nicht viel!!
Vergleich Erträge
Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002
Skript - p. 122
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 31
Vergleich der Boden-Eigenschaften (I)
Biologischer Landbau fördert längerfristig Biodiversität und Bodenfruchtbarkeit!
Vergleich Bodeneigenschaften (I)
Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002
Skript - p. 122
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 32
Vergleich der Boden-Eigenschaften
Fig2_Science.jpg
Vergleich Bodeneigenschaften (II)
Nicht im Skript
Mäder et al., Science 296, 1694-1697, 2002
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 33
Frage des Jahrhunderts: "Sustainable Agriculture" Wie kann eine gesunde, langfristig lebensfähige Landwirtschaft entwickelt und erhalten werden:- in industrialisierten Ländern?- in Ländern der dritten Welt?
Frage des Jahrzehnts
Nicht im Skript
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 34
" - Kindly lift the rug and turn it over."He did so. No figure could be traced on the reverse.It presented a mass of knots and of frayed and dangling threads.
(…)
"There is much talk of a design in the arras. Some are certain they see it. Some see what they have been told to see. Some remember that they saw it once but have lost it. Some are strengthened by seeing a pattern wherein the oppressed and exploited of the earth are gradually emerging from their bondage. Some find strength in the conviction that there is nothing to see. Some ..."
(Thornton Wilder, The Eighth Day)
Zitat Thornton Wilder
Nicht im Skript
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 35
Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen
Vorschau: Prüfung, Prüfungsfragen (I)
Skript - p. 123-124
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 36
Prüfung: Einleitender Text
Anleitung zum Ausfüllen der folgenden Seiten Lesen Sie die Fragen genau und füllen Sie anschliessend die grau unterlegten Felder aus. Bei jeder Fragen ist angegeben, mit wieviel Punkten eine vollständig richtige Lösung bewertet wird. Insgesamt können für die 12 Fragen maximal 80 Punkte erreicht werden. Wo bei einer Frage nach mehreren Begriffen gesucht wird, gilt die Antwort nur als richtig, wenn alle Begriffe genannt werden und alle korrekt sind. Beispiel: Wenn nach den vier chemischen Elementen gefragt wird, aus denen die Aminosäure Glycin besteht, ist nur die Antwort “H, C, N, O” richtig, Antworten wie zum Beispiel “H, C, O” oder “H, C, N, O, S” gelten jedoch als falsch. Es werden keine halben oder geviertelten Punkte gewertet! Im Rahmen der 2. Vordiplomprüfung "Biologie 4" (total 210 Minuten) haben Sie ca. 40 Minuten Zeit für die vorliegende Prüfung in Pflanzenphysiologie. Sie können die 12 Fragen in beliebiger Reihenfolge lösen. Beachten Sie, dass die Fragen entsprechend der Vorlesung gegliedert sind! Es ist also wahrscheinlich eine Vereinfachung für Sie, wenn Sie die Fragen der Reihe nach durchgehen. Bearbeiten Sie die Fragen zügig, aber sorgfältig und ohne Hast! Teilen Sie die Zeit so ein, dass Sie pro Frage durchschnittlich drei Minuten bzw. pro “Punkt” etwa eine halbe Minute aufwenden! Viel Erfolg!
Einleitender Text
März 2007: Maximal erreichte Punktzahl =59
>54 Punkte gab eine 6, >31 Punkte eine 4
Skript - p. 123
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 37
Frage 1: Enzymkinetik
Skript - p. 124
Frage 1 (16.03.07)
Replikation
Transkription
Reverse Transkription
Translation
Desoxyribonucleotide
Ribonucleotide
Aminosäuren
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 38
Frage 2: Zellanatomie
Frage 2 (16.03.07)
Dictyosom (oder Golgi)
Zellwand
Mitochondrion
Zellkern (oder Nukleoplasma)
Vakuole
10 Mikrometer
Elektronenmikroskopie
Skript - p. 124
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 39
Frage 3: CAM-Stoffwechsel
Skript - p. 125
Frage 3a (16.03.07)
Photosystem 2
Keines von beiden
Beide Photosysteme
Keines von beiden
Photosystem 1
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 40
Frage 3: CAM-Stoffwechsel
Frage 3b (16.03.07)
3-Phosphoglycerat Malat [auch richtig: Oxalacetat]
Malat [oder deutscher Name: Äpfelsäure]
Skript - p. 125
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 41
Frage 4: Saccharose-Bildung
Frage 4a (16.03.07)
Pyruvat
+
NAD+
+
Acetyl-CoA
CO2Coenzym A
+ +
NADH + H+
Skript - p. 125
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 42
Frage 5: Assimilat-Transport
Skript - p. 126
Frage 4b (16.03.07)
ATP/ADP Transporter Pyruvat-Transporter
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 43
Frage 4: Saccharose-Bildung
Skript - p. 126
Frage 5 (16.03.07)
Gymnospermen; Pinales; Pinaceae
Mai - Juni
Harzgang
Kambium
Markstrahl
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 44
Frage 5: Assimilat-Transport
Skript - p. 126
Frage 6a (16.03.07)
Nitrat-Reduktase
Ammonium-Ion, NH4+
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 45
Non vitae, sed scolae discimus ...
In eigener Sache (II): Prüfungen
"Kinderspiele sind es, die wir da spielen. An überflüssigen Problemen stumpft sich die Schärfe und Feinheit des Denkens ab; derlei Erörterungen helfen uns ja nicht, richtig zu leben, sondern allenfalls, gelehrt zu reden. (...) Wie an der unmäßigen Sucht nach allem anderen, so leiden wir an einer unmäßigen Sucht auch nach Gelehrsamkeit: Nicht für das Leben, sondern für die Schule lernen wir." (Aus den Epistulae morales ad Lucilium, 106, 11-12)
Wer kennt es nicht, das geflügelte Wort:
"Non scolae, sed vitae discimus!""Wir lernen nicht für die Schule, sondern fürs Leben!"
Der Ausspruch stammt vom berühmten römischen Philosophen Seneca, aber er heisst im Original genau umgekehrt und ist eine Klage:
Pflanzenphysiologie 11 (31. Mai 2010) - 46
Frage 5: Assimilat-Transport
Schöne Ferien
und viel Erfolg!