Vorlesung Botanik011124 PDF

Zur Vorlesung… I. Botanik Organismengruppen & ihre Verwandtschaft (Phylogenie) Themenbereiche II. Zelle Bau & Funktion Gewebe „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 3 ...

Zur Vorlesung… I. Botanik Organismengruppen & ihre Verwandtschaft (Phylogenie) Themenbereiche II. Zelle Bau & Funktion Gewebe „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 3  I. Botanik (Botany │ Plant Science) Teilgebiet der Biologie auch: Phytologie (phytón = Pflanze + logos = Lehre) befasst sich mit sehr unterschiedlichen Organismen (Taxa) 4 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024  1. Bakteria/(Eu-)Bakterien 2. Archaea/Archaebakterien 3. Eukarya/Eukaryoten Purves et al. 2006 (S. 10) 5 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und Bresinsky et al. (2013) * siehe Zoologie, Allg. Bio bzw. Organismische Bio Dieser Stammbaum „begleitet“ Sie durch das Semester & das Praktikum * Stammbaum lesen… „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 6  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und ggf. nochmal wiederholen Bresinsky et al. (2013) dieser Stammbaum begleitet Sie durch die gesamte LV Verwandtschaftsverhältnisse im Stammbaum: phylon gr. Stamm monophyletisch monos gr. einzeln paraphyletisch para- gr. neben/entlang polyphyletisch poly(s) gr. viel „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 7  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und Bresinsky et al. (2013) Kursobjekte UWI Kursobjekte BIO „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 8  Embryophyta (Embryophyten) Samenpflanzen (Spermatophytina) Moose + OT Farne + Samenpflanzen OT = OrganisationsTyp (nicht monophyletisch) Pinus sp. (Gymnospermen) Achtung: Die Moose sind nach neusten Erkenntnisse doch monophyletisch. Das ist in meinen Folien noch nicht angepasst, in der Organismischen Biologie hingegen schon. Polytrichum sp. Phyllitis scolopendrium (L.) Newman Salvia officinalis L. (Angiospermen) Bilder: Botanicus.de „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 9  Algen (inkl. Blau“algen“  Cyanobakterien) Pilze Flechten (Symbiose z.B. aus Alge und Pilz) Amanita muscaria (L.) Lamarck Xanthoria sp. (Fr.) Fr. Spirogyra sp. (blogspot.de) Anabaena sp. (lastdragon.org) Bilder: stridvall.se „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 10  Schnittstellen des Kurses mit anderen Themen Bau & Verwandtschaft Lebensvorgänge Interaktion mit Sonstiges … Funktion der Umwelt Morphologie Systematik Physiologie Ökologie Medizin Anatomie Taxonomie Züchtung Histologie Nomenklatur Gartenbau Zytologie Mol. Phylogenie & Umweltschutz Evolutionsbiologie u.a. „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 11  Grundorgane der Samenpflanze Spross 1. Wurzel 2. Blatt 3. Sprossachse Achtung: Spross ≠ Sprossachse Wurzel Spross = Sprossachse + Blätter „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 12 Kadereit et al. 2014  Termine nur für BIO, d.h. in dieser Woche keine VL & Ü für UWI-Studierende Kadereit et al. 2014 Themen Vorlesung/Praktikum 2 Bau und Funktion der Pflanzenzelle 3-4 Bau der primären Sprossachse 5-6 Sekundäres Dickenwachstum der Sprossachse 7-8 Blatt 9/11 Wurzel 10 Stationenlernen I (Wissenstransfer & „Reste“) 12 Moose, Farne (Lebenszyklus/Reproduktion) 13 Samenpflanzen (Lebenszyklus/Reproduktion) 14 Stationenlernen II & Wiederholung „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 13  Bau und Funktion Morphologie Pflanze Organ Anatomie Gewebe Histologie Zellen Zytologie Organellen „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 14  Bau und Funktion Helleborus niger L. Pflanze Blatt Organ botanicus.de Pallisadengewebe Gewebe Pallisadenzellen Zellen Chloroplasten Organellen eyeofscience.de „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 15  Bau & Funktion Kück & Wolff (2014) Zellkompartimente und Organellen „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 16  Organellen, Kompartimente & Co. Funktion Pflanze Tier Zellmembran (Plasmalemma) Begrenzung vom Protoplasten X X Selektiver Stofftransport (H2O, Ionen) Cytoplasma* und Cytoskelett Stoffwechselreaktionen X X * gelartige Matrix (Glycolyse, AS-Synthese,..) Transport/Bewegung Zellkern (Nucleus) mit Trägt genetische Information X X Kernkörperchen (Nucleolus) rRNA-Bildung … „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 17  Organellen, Kompartimente & Co. Funktion Pflanze Tier Zellmembran (Plasmalemma) Begrenzung vom Protoplasten X X Selektiver Stofftransport (H2O, Ionen) Cytoplasma* und Cytoskelett Stoffwechselreaktionen X X * gelartige Matrix (Glycolyse, AS-Synthese,..) Transport/Bewegung Zellkern (Nucleus) mit Trägt genetische Information X X Kernkörperchen (Nucleolus) rRNA-Bildung … „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 18  Organellen, Kompartimente & Co. Funktion Pflanze Tier Mitochondrien Zellatmung X X ATP-Bildung 80S Ribosomen (∑ Polysomen) Proteinbiosynthese (Translation) X X Endoplasmatisches Retikulum (ER) System von Biomembranen X X Golgi-Apparat (∑ Dictyosomen) Stofftransport (Zellwandmaterial) X X Vesikel Stofftransport X X  Peroxisomen (Katalase)  Oleosomen (Öl) … 19 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024  Organellen, Kompartimente & Co. Funktion Pflanze Tier Zellwand mit Tüpfeln und Begrenzung; Stofftransport X - Plasmodesmen (Kanälen) Stabilität & Form (Turgor) Mittellamelle mit Interzellularen Zellwandbildung, Gasaustausch X - Plastiden Speicherung X - Attraktivität (Chromoplasten) Fotosynthese (Chloroplasten) Fettsäure-Synthese Vakuole mit Tonoplast Speicherung; Entgiftung (besond. X - Alkaloide: Morphin, Nikotin) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 20  Die Zellwand: das Exoskelett der Zelle Umgrenzung des lebenden Protoplasten nach außen (extrazellulär) nicht lebend, mit besonderen Eigenschaften (Stabilität, Quellung) vom Protoplasten ausgeschiedene Substanzen (Cellulose, Hemi- cellulose, Pektin und Proteine) man unterscheidet Primär-, Sekundär- & Tertiärwand „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 21  Wachstum  Zellteilung Golgi-Vesikeln bilden in der Zell- teilungsebene den Phragmoplast Zellplatte aus gequollenen Pektinen und Proteinen  fertig ausgebildet: Mittellamelle Bild:? von beiden Tochterzellen Zellwand aufgelagert „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 22  Braune et al. 2006 Zellwand Kück & Wolff (2014) Mittellamelle : Pr W.: Matrix Pectine S W.:.. , Matrix, Hemic Pectine., , , Cell. Matrix Hemicellulosen , Cellulose E E „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 23  Die Zellwand: das Exoskelett der Zelle Matrix (Grundsubstanz) Pektin und Proteine Eingelagert: Fibrillen/Cellulosefasern Hemicellulose Proteine „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 24  Zellwand Gunning & Steer (1996) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 25  Zellwand: was steckt drin? Komponente Was ? Eigenschaften Pektin Kurzkettige Polysaccharide, H20-löslich (ML, Primärwand) über zweiwertige Kationen (Ca2+, Quellungsvermögen Mg2+) miteinander vernetzt; (Ballaststoffe) hydrophil Hemicellulose Wenig hydrophile, größere um/zwischen Cellulosefibrillen, (Prim.- & Sek.wand) Moleküle; Polysaccharide Festigkeit der Zellwände Cellulose Zellwandgerüst, lange unver- Reißfestigkeit; Stabilität (Prim. & Sek.wand) zweigte Ketten, parallel wirtschaftliche Bedeutung angeordnet (Textilien) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 26  Vakuole & Tonoplast Flüssigkeitsgefüllter Raum im Cytoplasma Reaktionsraum (pH 5,5) Speicherkompartiment (K+, Cl-, Na+, Zucker, organische Säuren) Einlagerungen: Farbstoffe, Gifte, Kristalle, Speicherstoffe, … Plasmolyse/Deplasmolyse bei lebenden Zellen Schulversuch: Lehrer_innen aufgepasst! „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 27  Zelle in hypertonischer Lösung: Hechtsche Fäden H2O-abgabe aus dem Protoplasten (Plasmalemma & Tonoplast) Osmose Plasmolyse Deplasmolyse Wanner (2004) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 28  Plastiden: Vielfalt & Funktion Familie von Zellorganellen mit unterschiedlicher Pigmentierung Proplastid (Bildungsgewebe/Meristeme) Leukoplast (Speichergewebe; Proteino~, Elaio~, Amylo~) Chloro~ (photosynthetisch aktives Gewebe) Chromo~ (Blüte, Frucht, Wurzel) > - Attraktivität. Speicherung Carotinoide , Xantophylle Geronto~ (Herbstlaub) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 29  Das „Schicksal“ der Plastiden In alternden Chloroplasten (Herbstlaub)  Abbau der grünen Pigmente und Anhäufung der Carotinoide in Plastiden Plastoglobuli ↳ Fetttröpfchen Cytoplasma wie Oleosonen im in ,  Farbübergang von grün  rötlich oder gelb = Gerontoplasten Gerontoplast (Kück & Wolff 2014) ↳ nicht umwandelbar „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 30  Wanner (2004) Chromoplasten k Speichern Carotinoide und Xantophylle verschiedene Feinstrukturen: g, k globulös tubulös g kirstallin/kristallös membranös (selten) t, g „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 31  Plastiden Proplastiden ineinander umwandelbar (nicht Gerontoplasten) Vermehrung durch Teilung eigne plastidäre DNA und 70S Ribosomen (semiautonom, meist ♀ vererbt) doppelte Hülle, innere Membran mit Einstülpungen (Oberfläche ↑) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 32  1. Bakteria/(Eu-)Bakterien 2. Archaea/Archaebakterien 3. Eukarya/Eukaryoten Purves et al. 2006 (S. 10) 33 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024  Chloroplasten innere Membranen (Thylakoide)  Lichtreaktion der Photosynthese Thylakoide (Grana/Stroma) morphologische Variation (linsenförmig, bandförmig, spiralig, …) Wanner (2004) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 18.10.2024 34  Botanischer „Schnippelkurs“ BIO (5.02.221 II) & UWI (5.12.013) KT 3 primäre Sprossachse Dr. Maria Will  Allgemeines zur Sprossachse: kann verzweigt sein meist in Knoten (Nodi) und Zwischen- Knoten 2 knoten (Internodi) gegliedert Knoten 1 Knoten (lat. nodus): Blattansatz an der Sprossachse (Jäger et al. 22017) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024  Apikalmeristem apex = Spitze, Ende Seitenansicht Apikalmeristem; AM (Kück & Wolff 2014) seitliche Blattanlagen (Primodium): kaum differenziertes Entwicklungs- stadium des Organs; die Bildung erfolgt exogen, d.h. durch eine Aufwölbung nach außen „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 3  Aufgaben der primären Achse: 1. bildet/trägt seitlich die Blätter & richtet sie aus 2. Stabilität (Turgor, Festigungsgewebe) 3. Transport (Wasser & Nährstoffe, Assimilate) 4. vegetative Vermehrung 5. Speicherung 6.... „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 4  (Kadereit et al. 2014, Rauh 1994) Ausbreitung/vegetative Vermehrung Jahr: 1 2 3 Ausbreitung/Speicherung: = Rhizom/“Wurzelstock“ unterirdische Achse (!) Ausläufer/Kriechsprosse = Stolonen „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 5  (Kadereit et al. 2014, Rauh 1994) Speicherung: z.B. Sprossknollen/~rüben „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 Bsp: reine Sprossknollen (unterirdisch) Hypokotyl (zwischen Keimblättern & Wurzelhals) Wurzel 6  Aufgaben der primären Achse 6. Abwehr (Emergenzen, Brennhaare,...) (Kadereit et al. 2014) 7. Klettern (Sprossranken; Lianen) Humulus lupulus L. (Foto: M.Will) 8. Assimilation (Photosynthese) 9. Gasaustausch (durch Stomata) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 7  Zelle + Zelle + Zelle = Gewebe Zellen eines Gewebes haben ähnliche Funktionen bzw. eyeofscience.de erfüllen gemeinsame Aufgabe. Bildungsgewebe Dauergewebe (Meristem) Zellen undifferenziert ausdifferenziert ~ (Aktivität) teilungsfähig i.d.R. nicht mehr teilungsfähig Bsp.: Wurzelspitzen-M. 1. Grund~ (Parenchym) Apikal-M. 2. Festigungs~ (Kollenchym, Sklerenchym) Leitbündel (Kambium) 3. Abschluss~ (Epidermis, Periderm) Sprossachse (Pellogen) 4. Leit~ (Xylem, Phloem) Blattrand-M. Mikroskop dünne Zellwände dicke Zellwände (Sekundär- u. Tertiärwände) z.T. tote Zellen Kadereit et al. 2014 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 8  Gewebe der prim. Sprossachse * Epd LB Par * Ranunculus repens basale dikot. Angiosperme (Wanner 2004) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 9  Abschlussgewebe prim. Achse (Epidermis) Epidermis epi (griech.: auf, bei) derm(at)o- (griech.: Haut) Funktionen z.T. ähnlich wie bei unserer Haut… „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 10  Abschlussgewebe prim. Achse (Epidermis) meist einschichtig ohne Interzellulare mit aufgelagerter Wachsschicht (Cuticula) (Simpson 2006) keine Plastiden (Ausnahme: Schließzellen) enthält Spaltöffnungen (Stomata), Trichome (epidermale Auswüchse), z.T. mit Idioblasten „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 11  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und Bresinsky et al. (2013) Cuticula lipophile Schicht auf der Epd Cutinmatrix mit eingelager- ten Wachsen „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 12  Faulkner & Robatzek (2012) Aufg. Epidermis „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 1. Schutz vor Pathogenen (Bakterien, Viren, Pilze) 13  (johnterahsmiley.com) 2. Schutz vor Herbivoren (Meyer 2017, dico-sciences-animales.cirad.fr) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 14  Aufgaben der Epidermis 1./2. Schutz vor Pathogenen & Herbivoren 3. UV-Schutz (Trichome) The Old Man Cactus Cephalocereus senilis (Haw.) K.Schum. (succulentcity.com) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 15  Aufgaben der Epidermis 1./2. Schutz vor Pathogenen & Herbivoren 3. UV-Schutz (Trichome) 4. Gasaustausch/Verdunstungsschutz Regulation der Stomata/Lentizellen Trichome Cuticula/Kutikula (lat. Häutchen) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 16  Grundgewebe (Parenchym) Zellen: groß, dünnwandig, isodiametrisch, gr. Zentralvakuole Plasma- und nährstoffreich oft reich an Interzellularen (luftgefüllte Hohlräume zw. Zellen) außen (Rindenparenchym), innen (Markparenchym) im äußeren Bereich des Parenchyms können Plastiden liegen dann: Chlorenchym oder Assimilationsparenchym „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 17  Aufgaben Rinden-/Markparenchym 1. Photosynthese (Chlorenchym/Assimilationsparenchym) 2. Speicherung (Nährstoffe in Leucoplasten; Wasser) 3. Durchlüftung (Aerenchym; Interzellulare) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 18 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 Leitgewebe (Xylem/Phloem) (Wanner 2004) 19  Leitgewebe (Leitbündel)  Transport Xylem: Transport von Wasser + darin gelöste Mineralstoffe auf Grund der Verholzung auch Festigungsfunktion Phloem: Transport von Assimilaten Transport meist in Richtung vom „Überschuss“  „Mangel“ unterschiedliche Anordnung und Ausbildung „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 20  Anordnung d. Leitbündel in der Sprossachse „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 ringförmig zerstreut dikotyle Angiospermen monokotyle Angiospermen (Zweikeimblättrige) (Einkeimblättrige) Bsp.: Hahnenfuß, Gehölze Bsp.: Gräser, Tulpe (Kück & Wolff 2014) 21  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und Bresinsky et al. (2013) Leitbündel in der Sprossachse zerstreut ange- ordnet „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024  Leitbündel-Typen Abhängig von der Lage von… … Xylem … Phloem Cambium/Kambium/Meristem … Cambium (Meristem) = Bildungs-/Teilungsgewebe kein Dauergewebe ist teilungsfähig (Mitose) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 23  Leitbündel-Typen „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 Abhängig von der Lage von… … Xylem … Phloem … Cambium (Meristem) (Kück & Wolff24 2014)  Lage der Leitelemente im Leitbündel 1. kollaterales Leitbündel - geschlossen (XP) - offen (XCP) 2. bikollaterales Leitbündel (PCXCP) (Kück & Wolff 2014) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 25  Phloem … Gz „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 Siebröhren (SR) bei ausgewachsenen SR degeneriert der Zellkern; Verbindung zu benach- barten Zellen (Plasmodesmen, Tüpfel) Geleitzellen (Gz) plasmareich, parenchymatisch Versorgung/kontrolliertes Beladen und Steuern der SR 26  Xylem … „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024 Zellen mit verdickten ZW, ohne lebenden Protoplasten  schneller Wassertransport Tracheen (T): aus fusionierenden Tracheengliedern; großes Zell-Lumen Trd Tracheiden (Trd): langgestreckte Zellen mit unterschiedlicher Wand- verdickung 27  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und Bresinsky et al. (2013) Tre Trd Hausaufgabe: Welchen Vorteil könnte die Evolution von Tracheen haben? „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 24.10.2024  Botanischer „Schnippelkurs“ BIO (5.02.221 II) & UWI (5.12.013) VL 4 primäre Sprossachse Teil 2 Dr. Maria Will  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und Bresinsky et al. (2013) Tre Trd Welchen Vorteil könnte die Evolution von Tracheen haben? „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 Xylem … Trd Transportgeschwindigkeit Tracheen: 40 mm s-1 Tracheiden: 0,4 mm s-1 3  Lage der Leitelemente im Leitbündel „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 1. kollaterales Leitbündel - geschlossen (XP) - offen (XCP) (Kück & Wolff 2014) 4  LB-Vergleich: Who is who? LB Ranunculus repens versus Zea mays (Kück & Wolff 2014) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 5 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 Phloem … Gz 6 Warum kommen Siebröhren und Geleitzellen immer zusammen vor ?  Siebröhrenglied-Geleitzellen-Komplex „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 (Kück & Wolff 2014) inäquale Teilung der Mutterzelle Degeneration des Zellkerns und Auflösen des Tonoplasten Versorgung der SR mit Nähr- stoffen über Tüpfel Transport von SR zu SR über Siebplatten 7  (1) Transport von Assimilaten Siebröhren Siebröhren ohne Zellkern Zahlreiche Tüpfel zur Be- und Entladung Geleitzellen (bei Gymnospermen: Strasburger-Zellen) Versorgung die Siebröhren Drüsenfunktion Böhlmann (1994) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024  Was triggert den Transport im Phloem? PS-aktive Gewebe Im Bereich der Beladung (Source/Spenderort)  hohe Konzentrationen an osmotisch aktiven Metaboliten Speicherorgane, deren Speicherstoffe  passiver Einstrom von H20 (Xylem) mobilisiert werden  hoher Turgor Im Herbst: N aus Blättern Im Bereich der Entladung (Sink/Empfängerort) Wachsende Pflanzen- teile (z.B. Meristeme)  Entladung der Assimilate und Nachstrom von H2O  Absenkung des Turgors ! Früchte & vegetative Speicherorgane „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 9  Massenströmungen = Unterschied im Druckpotential (Source & Sink) im Massenstrom werden gelöste Substanzen mitgetragen Haupttransport-Metabolite: Zucker, Aminosäuren (Glutamin, Glutamat, Aspartat), Nucleotide, ATP, Vitamine, organische Säuren, Mineralstoffe, Phytohormone, Botenstoffe (Jasmonat  Fraßschutz) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 10 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 Phloem (Siebröhren & Geleitzellen) (Kadereit et al. 2014) 11 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 Cambium (Kadereit et al. 2014) 12  ZW-Verdickungen im Xylem (leiter~, netz~, ringförmig, durchbrochen) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 (Wanner 2004) (Kadereit et al. 2014) 13  Festigungsgewebe primäre Sprossachse noch nicht verholzt (kein sek. Dickenwachstum) Stabilisierung/Festigung u.a. durch Turgor (abhängig von H2O) Festigungsgewebe der prim. Achse: (1) Kollenchym (Festigungsgewebe wachsender Pflanzenteile) Astrablau (2) Sklerenchym (Festigungsgewebe ausdifferenzierter Pfl.teile) Safranin „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 14  (1a) Eckenkollenchym (z.B. Sprossachse Begonie, Taubnessel) (Wanner 2004) (Kück & Wolff 2014) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 15  (1b) Plattenkollenchym (z.B. schwarzer Holunder) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 tangentialen ZW verdickt (Wanner 2004) radiale ZW unverdickt 16 Eigenschaft/Merkmal (1) Kollenchym (2) Sklerenchym ZW-Verdickung Primärwand: ungleichmäßig EK Sekundärwand: gleichmäßig … in den Ecken Ecken-/Kantenkollenchym … tangentiale ZW Plattenkollenchym Verholzung der ZW nein ja Stabilität durch… Auflagerung Cellulose & Pektin Einlagerung von Lignin Festigung gering hoch PK t Zellen lebend sterben ab wachstums- & dehnungsfähig Sklereide & Sklerenchymfaser t Färbung Astrablau Safranin (Wanner 2004; EK = Eckenkollenchym bei Begonia; PK = Plattenkollenchym der weißen Taubnessel, t = tangentiale 17 ZW) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 Eigenschaft/Merkmal (1) Kollenchym (2) Sklerenchym ZW-Verdickung Primärwand: ungleichmäßig Sekundärwand: gleichmäßig Ecken-/Kantenkollenchym Plattenkollenchym Verholzung der ZW nein ja Stabilität durch… Auflagerung Cellulose & Pektin Einlagerung von Lignin Festigung gering hoch Zellen lebend sterben ab, (meist) tot wachstums- & dehnungsfähig Sklereide & Sklerenchymfaser Färbung Astrablau Safranin (Wanner 2004; Sklereiden (Stein- zellen) der Birne; schwarzer Pfeil: Plasmodesmen benachbarter Zellen) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 18  nach Kadereit Systematik- Poster: Botanik, 4. Aufl. und Bresinsky et al. (2013) Lignin (Holzstoff) Cuticula „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 19 „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 (2) Sklerenchymfasern (Wanner 2004) S`sichel oder S`kappe 20  Sklerenchymatische Leitbündelscheide (das ist kein Xylem !) „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 (Kadereit et al. 2014) 21 Eigenschaft/Merkmal (1) Kollenchym (2) Sklerenchym ZW-Verdickung Primärwand: ungleichmäßig Sekundärwand: gleichmäßig … in den Ecken Ecken-/Kantenkollenchym … tangentiale ZW Plattenkollenchym Verholzung der ZW nein ja Stabilität durch… Auflagerung Cellulose & Pektin Einlagerung von Lignin Festigung gering hoch Zellen lebend sterben ab, (meist) tot wachstums- & dehnungsfähig Sklereide & Sklerenchymfaser Färbung Astrablau Safranin „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 22  Zusammenfassung prim. Sprossachse Funktion der Sprossachse (Längs-)Gliederung und Querschnitt der prim. Sprossachse Bau und Funktion von Zellen/Geweben in der prim. Sprossachse Leitbündel (Bau, Typen und Anordnung im Spross) Cambium als Beispiel für ein Meristem in den Leitbündeln „Schnippelkurs“ Botanik │ WS 2024/25 │ BIO & UWI │ Dr. M. Will │ Stand 30.10.2024 23