BSc Botanik VL 4 WS2024/2025 PDF

Bau und Funktion der Pflanzen Eric Kemen Mikrobielle Interaktionen in Pflanzlichen Ökosystemen.de en IMIT & ZMBP ing eb...

Bau und Funktion der Pflanzen Eric Kemen Mikrobielle Interaktionen in Pflanzlichen Ökosystemen.de en IMIT & ZMBP ing eb i-tu un @ en em c.k eri  Fragen zur 3. Vorlesung https://ovidius.uni-tuebingen.de/vote/RJTX  Die Sprossachse Funktionen: Träger für Anhangsorgane Transport Stoffspeicherung  Die Sprossachse Längszonierung der Sprossachse Kambium Weiler, Nover  Die Sprossachse primärer Bau / Querschnitt Epidermis Hypodermis Rindenparenchym Leitbündel Markstrahlparenchym Markparenchym Hahnenfuß Wanner  Leitelemente Die Gewebe des Langstreckentransports sind in den Leitbündeln zusammengefasst. Sie bestehen aus Xylem (X) und Phloem (P). Phloem Kambium Xylem Wanner; Weiler, Nover  Leitelemente Das Xylem Transport: Tracheiden / Tracheen (tot) Grundgewebe: Xylemparenchym (lebend) Festigungsgewebe: Holzfasern (tot) Leitelemente - Xylem Xylem  Leitelemente - Xylem Veränderungen bei der Entwicklung von Tracheiden Tracheen Ø < 100 µm Ø bis 700 µm R. Hampp  Organe/Sprossachse Entwicklungsstufen der Gefässpflanzen: Leitelemente - Xylem Vorkommen von Tracheiden Entwicklungsstufen der Dicotyledonen und Tracheen Gefäßpflanzen (Zweikeimblättrige) Vorkommen von Tracheiden und Angiospermen (Tracheen dominieren) Tracheen (Bedecktsamer) Monocotyledonen (Einkeimblättrige) Spermatophyten (Samenpflanzen) Gymnospermen (Tracheiden) (Nacktsamer) (Welwitschia mit Tracheen) Kormophyten Pteridophyten (Tracheiden) (Farnpflanzen) (Adlerfarnrhizom schon mit Tracheen) R. Hampp Xylem - Wasserleitbahnen von Gymnospermen Tracheiden von Gymnospermen besitzen Hoftüpfel (bordered pits)  Xylem - Wasserleitbahnen von Gymnospermen Tracheiden von Gymnospermen besitzen Hoftüpfel (bordered pits) Mechanismus: Xylem - Wasserleitbahnen von Gymnospermen Tracheiden von Gymnospermen besitzen Hoftüpfel (bordered pits) à Vernhindern Embolien der Leitgefäße Embolie  Xylem – Vergleich von Tracheiden mit Tüpfel und Hoftüpfel Tüpfel (Angiospermen) Sensitivität des Xylems gegenüber Embolien Pflanze komplette Kavitation bei (MPa) Tüpfel (Angiospermen) Pappel - 1,6 Weide - 1,4 Hoftüpfel (Gymnospermen) Ahorn - 1,9 Hoftüpfel (Gymnospermen) Tanne - 3,1 Wacholder - 3,5 Kavitation: Eindringen von Luft  Möglichkeiten zur Reparatur von Embolien: osmotische Wasseranreicherung durch Eintransport von Zucker Zucker- transport im Frühjahr  Xylem - Transportgeschwindigkeiten ( ) (Moos-Gametophyten haben noch keine Wasserleitbahnen) Strasburger  Leitelemente Das Phloem Transport: Siebzellen / Siebröhren Steuerung: Geleitzellen bei Siebröhren Grundgewebe: Phloemparenchym Festigungsgewebe: Bastfasern (tot) Leitelemente - Phloem Phloem  Leitelemente - Phloem Bestandteile Grundgewebe: Phloemparenchym Leitgewebe: Siebröhren/Siebzellen Hilfszellen: Geleitzellen Siebröhren längs Lüttge, Kluge, Bauer  Leitelemente – Phloem - Siebröhren Phloemparenchym Siebplatte Siebplatte mit Siebporen Siebröhre Kallose Geleitzelle PP Phloemparenchym SR Siebröhre GZ Geleitzelle Wanner Leitelemente - Phloem  Leitelemente End-Zellwand mit Perfora-tionen Xylem Siebplatte mit Poren Phloem Sieb- röhre Transport durch tote Transport durch Zellen (Tracheen / Hof- lebende Zellen Phloem- Tracheiden) tüpfel parenchym (Siebzellen) Festigungsgewebe sind Zell- Lateralsieb Festigungsgewebe Holzfaser (Lignin) wand sind Bastfasern Tüpfelkanal Dicke Zellwand Lumen (Plasmo- (Cellulose) desmata) Wasser- und Dünne Zellwand Mineralientransport Assimilat Transport Geleit- zelle Tracheen Siebröhre Tracheid  Organe - die Sprossachse Zusammenfassung von Leitelementen zu größeren Einheiten: Leitbündel Leitbündel  Die Entstehung der Pflanzen à An Land ist der Transport von Wasser eine neue Aufgabe (Pro-) Gymnospermen Erste Landpflanzen (in Assoziation mit Pilzen) Farne Algen (Chlorophyta und Charophyta) Entwicklung der Böden und Pflanzen (in Assoziation mit Mikroorganismen)  Die Entstehung der Pflanzen Entstehung der Landpflanzen Cooksonia Rhynia https://www.jardineriaon.com/cooksonia.html  Entstehung der Leitbündel Cooksonia x = Xylem, p = Phloem, c = Cuticula, e = Epidermis, ic und oc = Cortex Rhynia https://www.jardineriaon.com/cooksonia.html Entwicklung der Leitgewebeanordnung: Stelärtheorie (Stele: Säule)  Leitbündel – Die Protostele Rhyniales (Urlandpflanzen) vor etwa 400 Mio. Jahren; etwa 50 cm hoch Rinde x = Xylem, p = Phloem, c = Cuticula, e = Epidermis, ic und oc = Cortexf R. Hampp  Leitbündel – Die Siphonostele Rinde Siphonostele à die meisten Farnpflanzen Mark Baumfarne Brasilien, Neuseeland R. Hampp Simulation von Baumfarn-Wäldern im Karbon (vor ca. 300 Mio. Jahren) Siphonostele erlaubt Wuchs von hohen Baumfarnen (bis ca. 30m)  Von der Siphonostele zur Eustele Höherer Pflanzen Rinde Mark Rinde Rinde Mark Mark Leitbündel Leitbündel R. Hampp Leitbündel bei Monokotyledonen Die Ataktostele bei Gräsern Scheinbar regellose Anordnung der Leitelemente Interne Ableitung der Leitelemente zur Versorgung der Verzweigungen (Blätter, Seitentriebe) Leitbündel bei Monokotyledonen - Ataktostele Beispiel: Mais Leitbündel bei Monokotyledonen - Ataktostele Beispiel: Mais Parenchym Leitbündelscheide Phloem Siebröhren Geleitzellen Tracheen Xylem Wassergefüllter Interzellulargang  Vergleich Leitbündel Monokotyledonen mit Ataktostele und Dikotyledonen mit Eustele Dikotyl Monokotyl z. B. Hahnenfuß z. B. Mais Phloem Leitbündel Leitbündel Kambium geschlossen offen kollateral kollateral Xylem wenn ohne Kambium, dann “geschlossen”  Leitbündel und ihre Diversität Offen bikollaterales LB (Kürbis) außen P Phloem K Kambium innen XP Xylemparenchym X Xylem Wanner  Leitbündel und ihre Diversität Konzentrisches LB mit Innenxylem –> Erdsprosse (Rhizome) von Farnen Adlerfarn Phloem Xylem Schnitt durch Rhizom Wanner  Leitbündel und ihre Diversität Konzentrisches LB mit Außenxylem –> Erdsprosse (Rhizome) von Maiglöckchen Maiglöckchen Phloem Xylem Wanner  Leitbündel und ihre Diversität Leitbündel in Kakteen sind stark verholzt R. Hampp Abgestorbene Saguaro-Kakteen in Arizona: verholzte Teile der Leitbündel Das Dickenwachstum der Sprossachse Spross Apikalmeristem Vaskuläres Kambium Korkkambium Wurzel Apikalmeristem  Extremformen des Dickenwachstums Baobab / Australien Wasserspeicher Fledermausblüten Samtige Früchte Nahrung für Affen und Menschen „Affenbrotbaum“ Baobab (Grootboom) / Namibia R. Hampp  Sekundäres Dickenwachstum Kambium - Sekundär teilungsaktives Gewebe (Re-Meristematisierung) Epidermis Kambium Querschnitten eines einjährigen Sprosses von Aristolichia durior (Pfeifenwinde) Wanner  Info-Tafel im Bot. Garten Sekundäres Dickenwachstum von Miami und Kambium periklin / tangential für Ebenen der Zellteilung Holz/Bast/Markstrahlen von Kambiumzellen (parallel zum Umfang) Kambium außen antiklin / radial oder pseudotransversal (senkrecht zum Umfang) für Umfangerweiterung (Vermehrung der Kambiumzellen; langsamer Prozess, da die Zellen z.T. vakuolisiert sind) R. Hampp  Zellen/Gewebe, die aus dem Kambium entstehen Epidermis C Cambium-; D sich differenzierende-; X Xylem-, P Phloem-Zelle nach innen perikline / tangentiale Teilung nach außen R. Hampp Zeit  Sekundäres Dickenwachstum Sekundäres Dickenwachstum: Start im Leitbündel Epidermis Fasces: Bündel Interfaszikuläres Kambium Faszikuläres Kambium Inter- Faszikuläres faszikuläres Kambium Kambium Wanner  Formen des sekundären Info-Tafel im Dickenwachstums Bot. Garten von Miami Aristolochia-Typ Prim. Phloem Prim. Xylem Ricinus-Typ Tilia-Typ R. Hampp; Strasburger  Formen des sekundären Dickenwachstums Prim. Phloem Aristolochia-Typ Prim. Xylem Im primären Im Parenchym zwischen Differenzierungszustand den Leitbündeln bildet à Kreis angeordnete Einzel- sich das interfaszikuläre à Interfaszikuläre Kambium leitbündel (offen, kollateral) Kambium, das sich mit differenziert nur Parenchym dem faszikulären (Markstrahlen). Kambium zu einem Ring verbindet. R. Hampp; Strasburger  Formen des sekundären Dickenwachstums primär Aristolochia (Osterluzei)-Typ: primär Leitbündelring sekundär Leitbündelring sekundär Kk Kork RP Rindenparenchym Übergang Sk Sklerenchym B Bast K Kambium Ms Markstrahl HS Holzstrahl H Holz P Phloem Wanner; Poiteau 1808  Formen des sekundären Info-Tafel im Dickenwachstums Bot. Garten von Miami Ricinus-Typ Prim. Phloem Hier differenziert das gesamte Kambium, also auch das Prim. Xylem interfaszikuläre, Holz und Bast. R. Hampp; Strasburger  Formen des sekundären Dickenwachstums Rizinus (Wunderbaum)-Typ: primär Leitbündelring sekundär Leitgewebezylinder Protophloem Protoxylem Rizinus-Pflanze F.E. Köhler 1890  Formen des sekundären Info-Tafel im Dickenwachstums Bot. Garten von Miami Tilia-Typ Prim. Phloem Prim. Xylem Im primären Differenzierungszustand bereits nahezu geschlossener Zylinder aus primären Leitelementen mit nahezu durchgehendem Kambium. à Vom Kambium aus setzt das sekundäre Dickenwachstum ein. R. Hampp; Strasburger  Formen des sekundären Dickenwachstums Tilia (Linde) -Typ: primär Leitgewebezylinder sek. Leitgewebezylinder Protophloem Protoxylem C.A.M. Lindman  Formen des sekundären Info-Tafel im Dickenwachstums Bot. Garten von Miami Aristolochia- Typ Ricinus-Typ Tilia-Typ Monokotylen besitzen im allgemeinen kollaterale bis konzentrische geschlossene Leitbündel. Monokotylen- àkein Kambium Typ àkein sekundäres Dickenwachstum  Info-Tafel imbei Primäres Dickenwachstums Bot.Monokotyledonen Garten von MiamiPalmen) (z.B. Primär Apex verdickendes Blattansatz Meristem Prokambium M = Meristem V = Vegetationspunkt B = Blattanlage R. Hampp  Info-Tafel im Primäres Dickenwachstum beiBot. Garten von Monokotyledonen Miami Königspalme Roystonea regia Kokospalme Cocos nucifera R. Hampp  Info-Tafel im Bot. Garten Anomales sekundäres Dickenwachstums von bei Monokotyledonen Miami (Dracaena: Drachenbaum) P Phloem X Xylem R. Hampp  Info-Tafel im Bot. Garten Anomales sekundäres Dickenwachstums von bei Monokotyledonen Miami (Dracaena: Drachenbaum) P Phloem X Xylem  Info-Tafel Sekundäre im Bot. Garten von Abschlussgewebe Miami  Info-Tafel Sekundäre im Bot. Garten von Abschlussgewebe Miami Folge des sekundären Dickenwachstums: Umfangserweiterung Bildung von Periderm Campbell, Reece  Info-Tafel Sekundäre im Bot. Garten von Abschlussgewebe Miami Folge des sekundären Dickenwachstums: Umfangserweiterung Bildung von Periderm Campbell, Reece  Info-Tafel Sekundäre im Bot. Garten von Abschlussgewebe Miami Folge des sekundären Dickenwachstums: Umfangserweiterung Bildung von Periderm Campbell, Reece  Info-Tafel Sekundäre im Bot. Garten von Abschlussgewebe Miami Folge des sekundären Dickenwachstums: Umfangserweiterung Bildung von Periderm Campbell, Reece  Info-Tafel im Bot. -Garten Sekundäre Abschlussgewebe von Periderm Miami E Epidermis Ph Phellem Sambucus nigra (Holunder) PG Phellogen = Korkkambium Querschnitt durch Spross PD Phelloderm PK Plattenkollenchym Wanner Die aktivitat des Apikalmeristems abgeschlossen à Kambium wird aktiv Der Stamm nimmt an Umfang zu, die nach innen abgegebenen Derivate des Kambiums werden zu sekundärem Xylem, die nach außen abgegebenen Derivate zu sekundärem Phloem. Aus einigen Kambium-lnitialen entstehen sekundäre Strahlen à Holzstrahlen bzw. Baststrahlen. Die äußeren Gewebe drohen durch das innere Wachstum zu zerreißen. à Es wird ein neues Lateralmeristem aktiv, das Korkkambium. Es entsteht z.B. aus Parenchymzellen der Rinde. Das Korkkambium bildet mit den Korkzellen das sekundäre Abschlussgewebe, als Ersatz der Epidermis. Im zweiten Jahr des sekundären Dickenwachstums produziert das Kambium weiterhin sekundäres Xylem und sekundäres Phloem, und das Korkkambium mehr Kork. Während der Umfang der Sprossachse zunimmt, reißen die äußeren Gewebeschichten außerhalb des Korkkambiums auf und lösen sich ab. In tieferen Schichten entsteht ein neues Korkkambium. Das Korkkambium kann sich auch aus Parenchymzellen des sekundären Phloems bilden. Jedes Korkkambium und die von ihm produzierten Gewebe bilden eine Peridermschicht. Borke bildet sich. Alle Schichten außerhalb des Kambiums à sekundäre Rinde.  Info-Tafel Sekundäre Abschlussgewebe im Bot. Garten – Periderm von (Akkruste) / Suberin Miami Nach außen abgegebene Zellen des Korkkambiums entwickeln sich zu Korkzellen. Wenn diese Zellen altern, lagern sie hydrophobe Schichten aus Suberin abwechselnd mit Wachsen in ihre Zellwände ein. R. Hampp Sekundäre Abschlussgewebe Info-Tafel – imPeriderm und Bot. Garten vonLentizellen Miami Sambucus nigra (Holunder) Lüttge, Kluge, Bauer; Wanner  Tertiäres Abschlussgewebe – Borke Info-Tafel im Bot. Garten von Miami Borke: Abfolge zahlreicher Periderme Sek. Phloem (Bast) Kambium Sek. Xylem (Holz) Tilia cordata, Linde Wanner; R. Hampp  Info-Tafel im Bot.– Garten Tertiäres Abschlussgewebe von Ringelborke Miami h: Holz; c: Kambium; b: Bast; Birke p: Periderme R. Hampp  Info-Tafel im Bot. Tertiäres Abschlussgewebe Garten von – Streifenborke Miami Clematis (Waldrebe) Wein h: Holz; c: Kambium; b: Bast; p: Periderme R. Hampp  Tertiäres Abschlussgewebe – Streifenborke Streifenborke bei Eucalyptus R. Hampp  Info-Tafel im Bot. Tertiäres Abschlussgewebe Garten von – Schuppenborke Miami Platane Kiefer h: Holz; c: Kambium; b: Bast; p: Periderme R. Hampp  Stark zerklüftete Borke bei der Korkeiche Borke Schälung einer Korkeiche Bast Holz Korkeiche Wanner; R. Hampp Sekundäres Dickenwachstum ohne tertiäres Abschlussgewebe Buche: dickes Periderm R. Hampp  Tertiäres Abschlussgewebe – Borke Borke Schutz vor Hitze Kälte Licht Austrocknung Pathogenbefall Stamm nach Waldbrand R. Hampp  Info-Tafel im Bot. Garten Tertiäres Abschlussgewebe von – Borke Miami Borke macht Berg-Mammutbaum (Sequoiadendron giganteum) feuerresistent National Geographics https://video.nationalgeographic.com/video/yosemite-sequoias-fire?source=searchvideo  Tertiäres Abschlussgewebe – Borke Borke macht Berg-Mammutbaum (Sequoiadendron giganteum) feuerresistent National Geographics  Sekundäres Dickenwachstum: Holz Borke Bast Kambium Splintholz Kernholz P. Kolb, University of Montana  Holz à Wird aus Xylemgewebe gebildet End-Zellwand mit Perfora- tionen Hof- tüpfel Xylem Zell- wand Lumen Tracheen Tracheid  Holz à Wird aus Xylem Gewebe gebildet End-Zellwand mit Perfora- tionen Hof- tüpfel Xylem Zell- wand Lume n Tracheen Tracheid  Holz von Gymnospermen rad ial (z.B. Nadelbäume) l gentia tan Lüttge, Kluge, Bauer  Holz von Gymnospermen Harzkanäle Harzkanäle: konstitutiv bei Fichte, nach Verletzung bei Kiefer R. Hampp Hoftüpfel Harz zur Abwehr von Pathogenen  Holz von Gymnospermen - Harz Harz Mischung verschiedener chemischer Substanzen, v.a. Harzsäuren (Carbonsäuren), flüchtige und aromatische Verbindungen (Terpene), die leicht verdunsten und den Rest zäher und härter machen. Nadelbaumharz ist eine zähe, klebrige und stark riechende Flüssigkeit, leicht löslich in Öl und Alkohol. Das bekannteste natürliche Harzprodukt ist Kolophonium, vorwiegend aus Kiefern und Fichten gewonnen. Verwendung z.B. als Klebstoff für Heftpflaster, in Kaugummi und zur Behandlung der Bogenhaare bei Streichinstrumenten. Kolophonium = fester Rückstand, der beim Erhitzen von Nadelbaumharz nach Abdestillieren des Terpentinöls anfällt.  Holz von Gymnospermen - Harz Induktion von Harzbildung bei Kiefern und Fichten durch Entrindung https://www.youtube.com/watch?v=heR_4txbE9U  Holz von Gymnospermen Jahrringgrenze Herbst Spätsommer Sommer Frühjahr Tanne R. Hampp  Info-Tafel Holz von im Bot. Garten von Gymnospermen Miami Araucarie (Brasilkiefer) à Subtropen, weniger ausgeprägte Jahreszeiten R. Hampp  Holz von Angiospermen rad ial (z.B. Laubbäume) l gentia tan Lüttge, Kluge, Bauer  Holz im Vergleich Holz von Gymnospermen Holz von Angiospermen Markstrahlen R. Hampp  Holz von Angiospermen Zerstreutporige Hölzer: Ahorn, Ringporige Hölzer: Eiche, Ulme, Birke, Buche, Erle, Pappel, Weide Esche, Edelkastanie (Transport-V bis 6m/h) (Transport-V bis 40 m/h) à Verteilung der „Poren“ beruht darauf, dass große Leitgefäße nur im Frühholz (ringporig) oder auch im Spätholz (Zerstreutporig) gebildet werden. R. Hampp Ahorn Esche  Holz von Angiospermen Wassertransport Nur noch Tracheen noch primär über und Holzfasern Tracheiden: vorhanden: Edelkastanie Esche, Ahorn Wassertransport über Tracheen, Festigung über Tracheiden und Holzfasern: Eiche, Ulme, Walnuss, Rosskastanie R. Hampp