Pflanzliche Symbiosen
Uni Basel HS19
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Zähle 4 Arten von Flechten auf.
Krustenflechten, Strauchflechten, Blattflechten, Basidiomyceten-Flechten
Wie ist die Nitrogenase aufgebaut?
Enzymkomplex aus Eisen-Protein und Eisen-Molypdän-Protein
Bis wo dringen Ektomykorrhizapilze in die Wurzel ein?
Das Hartigsche Netz dringt nur bis zur Endodermis.
Welches ist der wichtigste Teil des Ektomykorrhizapilz?
Extraradikale Mycel
Nenne einige Beispiele von Ektomykorrhizapilzen.
Basidiomyceten: Eierschwämme, Steinpilze, Täubling
Wie heissen die antibiotischen Sekundärstoffe, die nur als Reaktion auf eine Infektion gebildet werden?
Phytoalexine
Beschreibe die hypersensitive Reaktion bei Pflanzen.
Nach einem "Angriff" produziert die Pflanze ROS, es gibt eine Änderung der Ionenflüsse. Dann setzt die Produktion des Stresshormons Ethylen ein. Die Genexpression wird umgewälzt. Es folgt der Zelltod (Apoptosis).
Wofür hat man das Prinzip des "genetic engineering" in Pflanzen ausgenutzt?
Den Mechanismus der Genübertrageung hat man genutzt, um Wunschgene in eine Pflanze zu integrieren.
Anhand welchen Beispiels wurde "genetic engineering" besprochen?
Acrobacterium tumefaciens (Wurzelhasgalle)
Was ist ein Elictor? Nenne ein Synonym und ein Beispiel!
Ein Reizstoff für eine lokal induzierte Resistenz, auch MAMPs genannt.
Bsp: Chitin-Fragment, Flagellin
Genetic engineering:
Agrobacterium tumefaciens, der Erreger von Wurzelhalsgallen, besitzt eine raffinierte Angriffswaffe: Es überträgt ein Stück DNA in die Pflanze. Dieses DNA-Stück, die sog. __1__, liegt im Bakterium auf einem grossen Plasmid von ca. 200 Kilobasen, dem __2__.
Ergänze die fehlenden Wörter.
1) T-DNA
2) Ti-Plasmid (Tumor-induzierendes Plasmid)
Genetic engineering:
Im Verlauf der Infektion wird die T-Region des Ti-Plasmids mit Hilfe der Vir-Funktionen auf eine Pflanzenzelle übertragen und in deren chromosomale DNA inkorporiert. Dadurch wird der Metabolismus der Pflanzenzelle in zweierlei Hinsicht "umprogrammiert". Welche Stoffe werden von der transformierten Zelle in grossen Mengen produziert?
- Die transformierte Pflanzenzelle bildet grosse Mengen von Auxin und Cytokinin. Dies führt zu Tumor-Wachstum.
- Die transformierten Pflanzenzellen bilden grosse Mengen von normalerweise in Pflanzen nicht vorkommenden Stoffen, so genannte Opine, z.B. Octopin. Sie dienen dem Bakterium als C- und N-Quelle.
Nenne die drei Koch'schen Postulate zu klassischen Fragestellung der Pathologie.
1) Der Mikroorganismus muss stetig im kranken Gewebe vorhanden sein.
2) Der Mikroorganismus muss in Reinkultur isoliert werden können.
3) Der isolierte Mikroorganismus muss die Krankheitssymptome auslösen.
Hrp-Gene:
Bestimmte Mutationen bei phytopathogenen Bakterien haben gleichzeitig zwei entgegengesetzte Effekte. Welche?
1) Sie führen zum Verlust der Fähigkeit, in der inkompatiblen Interaktion eine "Hypersensitive Reaktion" (HR) auszulösen.
2) Sie führen zum Verlust der Pathogenität in der kompatiblen Interaktion.
Die entsprechenden Gene wurden hrp genannt.
Was sind Effektorproteine?
Die Effektorproteine sind Virulenzfaktoren, welche u.a. die allgemeine Abwehrbereitschaft der Pflanze
reduzieren.
Ein gegebener Genotyp der Pflanze ist gegen alle Genotypen des Pathogens (Rassen, Stämme) in einem ähnlichen Grad
resistent.
Um welchen Resistenz-Typ handelt es sich?
Horizontale Resistenz
Ein gegebener Genotyp der Pflanze ist gegen einige Rassen des Pathogens völlig resistent, gegen andere dagegen völlig anfällig.
Um welchen Resistenz-Typ handelt es sich?
Vertikale Resistenz
Nenne Beispiele für Bestäubungs-Symbiosen.
- Hummel & Salbei
- Fliegen, Käfer & Aronsstab
- Feigenwespe & Feige
Welche gefährdete Schmetterlingsart lässt sich von Ameisen in ihr Nest tragen?
Kreuzenzian-Ameisenbläuling
Welches ist der Hyperparasit vom Kreuzenzian Ameisenbläuling?
Schlupfwespe
Welche Vorteile haben Pflanzen von Regenwürmer? (5)
Vorteile für die Pflanze
- Leicht verfügbare mineralische Nährstoffe in RW Häufchen
- Pflanzenreste/ org. Dünger werden in Boden eingearbeitet, Nährstoffe aus tieferen Bodenschichte gelangen in Wurzelraum (Bioturbation)
- RW Gänge erleichtern Wurzelwachstum und erhöhen Wasserinfiltration
- Bodenkrümelbildung: Erhöhung Porosität des Bodens: Verbesserung Durchlüftung, Wasserhaushalt, Nährstoffhaushalt
- Pflanzenpathogene und Schädlinge in RW
Verdauungstrakt dezimiert
Welche Vorteile hat der Regenwurm von Pflanzen? (3)
Vorteile für den Regenwurm
- Ernährung des RW von Pflanzenstreu
- Leicht verfügbare organische Nährstoffe in Wurzelausscheidungen der Pflanze (Rhizodeposition)
- Schutz des Bodens vor Kälte, Austrocknung
Welches sind die 3 häufigsten Bestandteile der Bodenfauna/-flora?
Bakterien (40%), Algen und Pilze (40%) und Regenwürmer (12%).
Nenne 2 Gründe für die geringe Artenvielfalt bei Regenwürmer.
CH/D: 40
Weltweit: 3'000
- Letzte Eiszeit nicht überlebt
- Rückeroberung der Lenensräume seit 15'000 Jahren
Welches ist die wichtigste Einflussgrösse auf Artenreichtum, Anzahl und Biomasse von Regenwürmer?
Niederschlag
Ergänze die senkrechte Achse dieser Graphik über Regenwürmer mit den Begriffen Abundance, Biomass und Species Richness.
Wie funktioniert die Atmung bei Regenwürmer?
Hautatmung (Keine Lungen oder Kiemen)
1) Wozu dient der Hautmuskelschlauch bei Regenwürmer?
2) Wo befinden sich die Keimdrüsen?
1) Stabilität
2) Am Kopf (Geschlechtsgürtel mit männlichen und weiblichen Keimdrüsen)
Wie funktioniert der Blutkreislauf bie Regenwürmer?
Mit 5 Paar Herzen.
Weshalb sind die Kalkdrüsen überlebenswichtig für Regenwürmer?
CO2 wird gebunden und in Form von gelöstem Kalk durch die Kalkdrüsen ausgeschieden.
Besonders wichtig in tiefen Bodenschichten mit hohem CO2-Gehalt.
Wie bewegen sich Regenwürmer fort?
Mit Borsten (4x2 Borsten pro Segment)
Welche Aussagen zur Wurmlosung (Ausscheidungsprodukt von Regenwürmer) stimmen?
Welche Aussagen zur Wurmlosung (Ausscheidungsprodukt von Regenwürmer) stimmen?
Woran erkennt man ein geschlechtsreifes Tier?
Am Geschlechtsgürtel (Clitellum).
1)Welche beiden Faktoren limitieren die AKtivität von Regenwürmer?
2) Was ist eine Konsequenz daraus?
1) Trockenheit und Temperatur.
2) Sommerschlaf bei Trockenheit.
Wo findet man mehr verschiedene Arten, in Ackerböden oder in Wiesen?
Wiesen
Wie nennt man die Aussscheidungsprodukte von RW?
Wurmlosung
Nenne je ein Beispiel einer Art von Streubewohner, Horizonaltgraber und Vertikalbohrer.
Streubewohner: Kompostwurm
Horizontalgraber: Gartenwurm
Vertikalbohrer: Tauwurm
Zähle einige natürliche Feinde von Regenwürmer auf.
Vögel, Marder, Maulwürfe, Igel, Spitzmäuse, Füchse, Dachse, Kröten & Frösche, Feuersalamander, Hundertfüssler, Ameisen und Laufkäfer.
Durch welche Massnahmen im Ackerboden können Regenwürmer gefördert werden? (4)
- Bodenbearbeitung: sparsamer Pflugeinsatz
- Fruchtfolge: Boden mit Pflanzenresten bedecken (v.a. auch im Winter)
- Düngung: Organisch statt synthetisch
- Pflanzenschutz
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Lernkarten
Was ist die Funktion des Hartigschen Netzes?
Stoffaustausch zwischen Pflanze und Pilz.
Wozu werden Rhizomorphen bei Ektomykorrhiza verwendet?
Für Langstreckentransport von Nährsalzen und Kohlenstoff.
In welcher Form wird der Zucker in den Rhizomrphen transportiert?
Trehalose
Was ist die Funktion des extraradikalen Myzels der Ektomykorrhiza Pilze?
Nährstoffsuche und Nährstoffmobilisation aus dem Boden und Transport zur Wurzel.
Wozu dient der Pilzfruchtkörper?
Sporenproduktion
Welche Pflanze und welcher Pilz wurde bei der Synthese von Ektomykorrhizen unter axenischen Bedingungen verwendet?
Fichte und Erbsenstreuling
Welche Stoffe werden transportiert?
Grüner Pfeil: Kohlenhydrate (Zucker)
Roter Pfeil: Mineral-Nährstoffe, Wasser
In welcher Form kann Stickstoff von den Pflanzen aufgenommen werden?
NH4+ und NO3-, Aminosäuren
Was ist auf diesen Gesteinen erkennbar?
Verwitterungsspuren und Abbauspuren von Pilzhyphen. --> Ektomykorrhiza Pilze als Gesteinsfresser.
Was ist die Gesamtfunktion der Ektomykorrhizapilze?
Vernetzung der Bäume uuntereinander (WWW).
Was geschieht dank der Pilzverbindung zwischen jungem und altem Baum?
Sämlinge werden vom Mutterbaum ernährt! --> Ammenfunktion der Altbäume für die Sämlinge.
Was ist auf dieser Abbildung dargestellt?
Ein Spezialfall: die "parasitische" Orchideen. Sie prfitieren, wie ein junger Sämling auch, von einer anderen Pflanze und den Pilzen. SIe bekommen Zucker, Nährstoffe und Wasser.
Welche Aussagen zu Ektomykorrhiza sind richtig?
Welche Aussagen zu Ektomykorrhiza sind richtig?
Was ist der erste und zweite Nachweis, dass ein Pilz in der Tat ein Ektomykorrhizapilz ist?
1) Synthese von Ektomykorrhizen unter axenischen Bedingungen (Picea abies / Pisolithus tinctorius).
2) In der Ektomykorrhiza werden zwischen Pflanze und Pilzen Stoffe ausgetauscht, die beiden Symbiose-Partner sind besser ernährt.
Zähle Vorteile auf, die eine Symbiose zwischen Pflanze und Pilz (Ektomykorrhiza) bringt.
- Ein grösseres Bodenvolumen kann nach Nährstoffen abgesucht werden.
- Das Bodenvolumen wird durch die feinen Hyphen intensiver genutzt.
- Die Bodenstruktur wird durch die Krümel, welche durch Hyphen verfestigt werden verbessert.
- Der Pilzmantel bietet Schutz vor krankheitserregenden Pilzen.
- Wood wide web (www): Bäume, Pilze und gewisse Kräuter bilden eine ganz besonders enge Lebens-Gemeinschaft, die sich bei der Nährstoffversorgung unterstützt.
Wann geschieht eine chemische (spontane) N2-Fixierung?
Blitzschlag bei Gewitter, Verbrennung, Vulkane
Wie nennt man das technische (industrielle) Verfahren, um N2 zu fixieren? Was entsteht als Produkt?
Haber-Bosch-Verfahren.
NH3 (Ammoniak)
Wofür benötigen Pflanzen Stickstoff?
Für Aminosäuren, Nukleinsäuren, Chlorophyll, etc
In welcher Form nehmen Pflanzen Stickstoff auf?
Reduziertes N in Form von Nitrat (NO3-) und Ammonium (NH4+).
In welche Verbindung wandeln Prokaryoten atmosphärischen Stickstoff um?
In Ammoniak (NH3)
Die Reduktion von atmosphärischem Stickstoff ist sehr energieaufwändig. Weshalb?
Aufgrund der stabilen Dreifachbindung in molekularem N2.
Woran kann man bei einer Pflanze erkennen, dass sie an Stickstoffmangel leidet?
Gelbe Blätter sind ein Indiz für Stickstoffmangel, insbesondere, wenn die jungen Blätter noch grün sind und nur die Alten gelb.
Was ist die Voraussetzung für die biologische Stickstoff-Fixierung?
Nitrogenase-Enzym-Komplex
N-Kreislauf:
Beschrifte die leeren Kästchen 1-3 richtig.
1) Ammonium
2) Nitrit
3) Nitrat
Nenne die drei Unterfamilien der Leguminosen.
Johannisbrotgewächse, Mimosengewächse, Schmetterlingsblütler
Nenne einige Kulturpflanzen mit Rhizobien.
Soja, Ackerbohne, Weissklee, Luzerne, Erdnuss
Wofür sind spezifische Nod-Faktoren verantwortlich?
Für die Wirtsspezifität eines Rhizobiumstammes.
Was sind Nod-Faktoren (chemisch)?
Lipo-chitooligosaccharide
Beschreibe das Eindringen von Rhizobien ins Pflanzengewebe.
Die ersten Schritte, Erkennung und Anheftung an die Wurzelhaarzelle, erfolgen durch spezielle Proteine auf der Oberfläche der Bakterien- und Pflanzenzelle. Nach der Anheftung beginnen die Rhizobien, in die Wurzelhaarzelle einzudringen. Die Penetration erfolgt immer an der Spitze des Wurzelhaares, das sich daraufhin auf charakteristische Weise einkrümmt und die Bakterienzelle umschliesst. Dann erfolgt ein Transfer durch den Infektionsschlauch, bis die Bakterien in der Wirtszelle sind.
Beschreibe den ganzen Infektionsprozess eines Wurzelknöllchens.
1. Erkennung der chemischen Signalstoffe der Pflanze (Flavonoide) durch das Bakterium (aktivierte nodD Proteine)
2. Aktivierung anderer Nod-Gene durch nodD.
3. Ausscheidung von Nod-Faktoren durch das Bakterium.
4. Wurzelhaareinkrümmung.
5. Eindringen der Bakterien in die Wurzelhaare, Bildung des Infektionsschlauchs, Penetration durch Wurzelrindenzellen
6. Wiederaufnahme der Zellteilung.
7. Umwandlung von Bakterienzellen zu Bakteroiden in den Pflanzenzellen.
8. Vermehrung der Bakteroide zusammen mit einer intensiven mitotischen Teilung der Pflanzenzellen in der Wurzelrinde, die zur Bildung funktionneller Wurzelknöllchen führt.
Wie heisst das Stickstoff-Fixierungs-Enzym? Wann wird es inaktiviert?
Nitrogenase. Es ist sehr Sauerstoff-empfindlich und wird schon bei geringer O2-Konzentration inaktivert.
Welche Aussagen sind richtig?
Welche AUssagen zu Leghämoglobin sind richtig?
Welche Spurenelemente sind für die Aktivität der Nitrogenase essentiell?
Eisen und Molybdän
Wieviel Gramm Glucose wird benötigt, um 1 g fixierten Stickstoff zu bekommen?
Pro 1 g fixiertem N werden ca. 10 g Glucose verbraucht.
Vervollständige die chemische Gleichung zur N2-Fixierung.
Ergänze die fehlenden Beschriftungen 1-4 des Wurzelknöllchens.
1) Knöllchen
2) Wurzel
3) Bildungszone
4) Bakteroidhaltiges Gewebe
Die Endodermis ist beim Wurzelknöllchen wichtig, weshalb?
Sie bildet die Barriere gegen Sauerstoff.
Was ist die Funkion des Leghämoglobins?
O2-Versorgung der Bakterien bei geringem O2-Gehalt.
