Uni Kassel FB11 SS24 G18 Ertragsphysiologie

Benennen Sie die Unterschiede zwischen Schattenblättern und Lichtblättern. Wie wird Sonnenlicht eingefangen?

Schattenblatt	Lichtblatt
Erhöhen ihren Chlorrophylgehalt in den Reaktionszentren	Haben mehr RUBISCO zur beseren CO2- Assimilation (Licht-->höhere temperatur-->Zunahme an Oxygenierung)
Haben eine höheres Verhältnis von Chlorophyll b (Chlorophyll b ist Hilfspigment und sammelt Lichtenergie um es an Chlorophyll a weiterzugeben)	Schützen sich vor zuviel Licht durch verstärkte Xanthophyll-Einlagerung
Haben dünnere Blattspreiten	Dickere Blätter durch vergrößerte Palisadenschicht

Siebeffekte durch gebündelte Lokalisation des Chlorophylls

Lichtkanalisierung durch Vakuolen der Palisadenzellen welche Licht leiten

Oberflächenlichtstreuung durch Luft und Wasserflächen des Schwammgewebes

Hinsichtlich des Photosynthesetyps unterscheidet man C3- und C4-Pflanzen. Erläutern Sie kurz die grundlegenden Unterschiede (primäres Fixierungsprodukt / Schlüsselenzym / Blattbau) und bewerten Sie Vor- und Nachteile bei verschiedenen Umweltbedingungen. (8 Punkte)

	C3	C4	CAM
Ort der Photosynthese	Thykalloidmembran der Mesophylzelle	Thykalloidmembran der MEsohylzelle	Thykalloidmembran der Mesophyllzelle
Ort des Calvin Zyklus	Stroma der Cloroplasten/Mesophylzelle	Bündelscheidenzelle C4-->C3	Stroma der Mesophylzellen C4-->C3
Fixierendes Enzym	RUBISCO	PEP-Carboxylase, dann RUBISCO	PEP-Carboxylase dann RUBISCO
Co2 Fixierung	1. RUBISCO im Calvin Zyklus	1. Co2-->HCO3->PEP-Carboxylase-->Malat umwandlung zu Co2 im Mitochondrium der Bündelscheidenzelle-->Co2 in Calvin zyklus des Chloroplast der Bündelscheidenzelle	1. CO2->HCO3->Malat->Vakuole->Calvin Zyklus
Primäres Fixierungsprodukt des Co2	C3 Körper	C4 Körper	C4 Körper
Ort des 1. Fixierungsprodukts	Stroma	MEsophylzelle Cytoplasma	MEsophylzelle Cytoplasma
Blattbau	Chlorenchym	Chlorenchym und Bündelscheidenzellen um LEitbündel	Chlorenchym

Welche BEdeutung hat Wasser für die Pflanze?

Physiologische Funktion:

-Als Reaktionspartner in Biochemischen Reaktionen

 

Physikalische Funktion:

-Quellungsmittel (k+ lagert an H2O an und wird in Stomata gebracht)

-Lösungsmittel

-Tugordruck

- Transportmittel

- Hitzeschutz

Wie geschieht der Wassertransport von der Wurzel in die ZElle und welche Kräfte sind verantwortlich?

	Symplastisch	Apoplastisch
Wurzelhaarzellen, Epidermis, Rindenzellen	Interzellulärer Weg durch die Zellen hindurch	Diffundierung von Wasser an den mittellamellen entlang und zwischen den ZEllzwischenräumen von Zellen
Endodermiszellen, Rückhaltung durch Wachssperre (Casparystreifen)	Durchgang durch Endodermiszelle	Übertritt aus dem Extrazellülären Raum in die Endodermis
Perzikel	Wasser tritt durch die Perzikelzellen in das Xylem ein und wird durch den TRanspirationssog bis zu den Blattspitzen transportiert

Treibende KRaft zwischen Boden und Wurzel ist das Wasserpotentialgefälle

Welche Faktoren beeinflussen den Wasserhaushalt der Pflanze?

Im Boden:

-Bodenwasservorrat

-Matrixpotential

-Osmotische Potential der Bodenlösung

 

In Pflanze:

- Osmotisches Potential

- Transpiration

- Nährstoffversorgung (Glukose und K als Osmotika der Stomataregulation)

- Genetische Anpassung

 

Im Bestand:

- Konkurrenz um Wasser und Nährstoffe

- Mikroklima

Welche Assimilationstypen gibt es?

• Investitionstypus

– Großes fotosynthetisches Leistungsvermögen durch großen Blattapparat (min. 50% der Biomasse)

– Vegetative Phase primär Ausbildung der Blätter, um Produktionspotential zu erhöhen

– Nach Blüte Assimilate überwiegend in reproduktive Organe

– Nutzen kurzen Vegetationszeitraum zum Wachsen, Blühen und Fruchten

– hohes Ertragspotential unter günstigen Bedingungen, stärkere Ertragsminderungen bei ungünstigen Bedingungen

 

• Konservativer Haushaltstypus

– In Jugend ähnlich wie Investitionstypus, vor Blüte wird jedoch ein Stoffdepot angelegt

– Gegen Ende der ersten Vegetationsperiode werden Assimilatüberschüsse in Speicherorganen (Wurzel- oder Sprossverdickung) eingelagert

– Blüte erst im Folgejahr nach schnellem Austrieb im Frühjahr

– Vorteil bei sehr früher Blüte oder kurzen Vegetationsperioden (Hochgebirge, Steppe)

– Langsameres Wachstum, dafür toleranter gegen ungünstige Bedingungen (Trockenheit, Kälte etc.)

 

• Akkumulationstypus

– Auf lange Lebensdauer eingestellt – Assimilate werden primär zur Ausbildung von Stütz- und Transportgewebe verwendet, Blattmasse mach bei jungen Bäumen bis 50% der Biomasse aus, bei ausgewachsenen Bäumen 1-5%

– Daher langsame Wachstumsraten, aber Vorteil bei langen Produktionsperioden

– Aber anfälliger gegenüber Veränderungen im Lebensraum

Nennen Sie Photoperiodisch induzierte Entwicklungsprozesse

• Induktion der Samenkeimung

• Streckungswachstum

• Sukkulenz • Bestockung

• Ausbildung von Speicherorganen

• Blühen • Vegetative Fortpflanzung

• Herbstlaubfall

Knospenaustrieb

Welche Phytohormone kennen Sie und an welchen Prozessen sind diese beteiligt?

1. Auxin

• Wachstumsprozesse

– Streckungswachstum fördernd (bei sehr hohen Konzentrationen hemmend!)

– Zellteilung

– Apikaldominanz

– Bildung von Adventiv- und Seitenwurzeln und Wurzelhaaren

 

2. Gibberelin

• Wachstumsprozesse

– Streckungswachstum

– Zellteilung

• Samenkeimung

• Keimlingsentwicklung (Hydrolyse der Stärke im Samen)

• Blütenbildung (Sporengenese), Geschlechtsausprägung

 

3. Etyhlen

• Blattfall

• Fruchtreifung

• Hemmung der Blütenbildung

• Hemmung des Auxintransports und der Synthese

• Triple response:

– Wurzeln die mit Ethylen begast werden zeigen gehemmtes Wachstum, verstärktes Dickenwachstum und Deaktivierung des Gravitropismus (vermutlich um Hindernisse zu überwinden)

 

4. Abscorbinsäure

• Blatt- und Fruchtfall indirekt über Induktion der Ethylenbildung

• Einleitung von Ruhezuständen (Samen und Knospen)

• Stresshormon

– Reduziertes Sprosswachstum, verstärktes Wurzelwachstum

– Schließen der Stomata

– Kälte- und Frostresistenz

 

5. Cytokinine

• Förderung der Zellteilung

• Streckungswachstum der Blätter

• Steigerung des Stoffwechsels

• Synthese von Chlorophyll und Calvin-Zyklus-Enzyme

• Hemmung der Seneszenz

• Auswachsen von Seitenknospen („Hexenbesen“)

– Gegenspieler Auxin

Vor welche physiologischen herausforderungen wird die Pflanze bei kombiniertem Hitze und Trockenstress gestellt?

- negativeres Wasserpotential im Boden hemmt wasseraufnahme

- drohender Wasserverlust führt zu Stomataschluss

- EnzymatischeDenaturierung

- Photorespiration verstärkt sich

- Absenkung des Tugordrucks verminderte Membranelastizität

- Pathogene haben es leichter in die Pflanze einzudringen

- Photosyntheseleistung bricht ein

- Wachstums und Nährstoffkreisläufe können wg. fehlendem Wasserpotential nicht aufrecht erhalten werden

-hält die Situation länger an führt das je nach PFlanze ur Seneszenz

- Schädigung des Photosyntheseapparats

- Destabilisierung von RNA und DNA dadurch Störung der Transkription und Translation

Was sind ROS, wie werden diese gebildet und welche Abwehrmechanismen haben Pflanzen entwickelt?

ROS sind Reaktive Sauerstoffradikale welche ine starke Elektronennegativität haben und sehr reaktiv sind. Sie entstehen in sämtlichen Sauerstoffbezogenen Prozessen und verursachen oxidative Schäden an Zellen. Sie stehlen Elektronen von Molekülen und wirken dadurch als Zellgift.

 

Abwehrmechanismen:

ROS/Redoxsensoren erkennen ROS und über Ethylen und Abscisinsäure wird eine Signalkette aktiviert an deren Ende ROS durch Antioxidantien (Vitamine und Enzyme) abgebaut werden und metabolische Anpassung (Reduktion der Photosynthese), Peroxisom baut Wasserstoffperoxid ab