Pflanzenbio, BIO131

Verantwortlich für grosse Unterschiede in Genomgrössen

-Telomer DNA: 100-10'000 Wiederholungen vom Motiv TTTAGGG-> Bilden Enden der CHromosomen

-Zentromer DNA: besteht aus Tandem-Repeats, sind aber komplexer als Telomer-Repeats

-Transponierbare Elemente: grösster Teil-> verantwortlich für Genomgrösse; mobile DNA EInheiten-> können sich innerhalb des Genoms bewegen & replizieren

-wird von 2 Proteine kodiert: Reverse Transkriptase & Integrase

-kann mehr als 10'000 Kopien machen

->Integrade & Transkriptase verursachen eine Reverse Transkription-> dsDNA, welche sich im Genom integriert.

kodiert 1 Protein: Transposase

-Transposase bindet an invertierte Repeats, schneidet diese aus & hüpft in einer anderen Stelle wieder rein(Integration).

-Insertionen können manchmal in einem Gen erfolgen und eine erfolgreiche neue Kombination kann daraus entstehen(selten)

-destruktiv schneidende Kräfte wie Insertionen oder Deletionen von DNA können zur Entstehung neuer Gene oder neuer Allelen führen

-Unterschied zw. Tiere & Pflanzen: Tiere haben keine solche Mechanismen

-ex situ: Genbanken

-in situ: Bauern bezahlen, damit sie gen. Resourcen erhalten

->heutige gebrauchte Pflanzen sind häufig von der Pflege der Menschen abhängig <-> Menscheit ist vollständig von der Leistung der Kulturpflanzen abhängig!!

-Erhöhung der ANzahl produzierten Pflanzen

-Umkehrung der Reduktion zur Sterilität

-Vergrösserung der Influoreszenz

-Erhöhung des Ernte Indexes

-Reduktion der Sensitivität für die Tageslänge

-Generationszeit: <3M; ca. 3M

-Samenproduktion: gross; gross

-diploides Genom: ja; ja

-beide kleines Genom

-Gerste: Spindel Brüchig; Spindel fest

-Gelbe Lupine: platzende Hülsen; platzfest

-Baumwolle: nur mit Filz bedeckte, glatte Samen; kurze & längere Fasern bedeckte Samen-> Stoffe

-Bananen: Samenhaltige Früchte; Fast samenlos & vegetativ vermehrbar

-Weisse Lupine: alkaloidreich; alkaloidarm

-Reproduktionssysteme: bevorzugt Selbstbefruchtung->genetische Stabilität!

-Qualitätseigenschaften: Farbe, Geschmack, Konsistenz, Haltbarkeit, Kochzeit...

-Reduktion von teilweise giftige Stoffe

-Erhöhung der Lebensfähigkeit des Keimlings: Selektion für grössere Samen, Selektion für reduzierte Keimruhe

-Mesoamerika: Mais, Bohnen, Kürbis, Baumwolle, Paprika, Tomaten Vanille

-Anden: Kartoffel, Paprika, Baumwolle, Tomaten, Erdnuss, Ananas, Kakao

-Naher Osten: Weizen, Gerste, Hafer, Erbsen, Linsen, Ölbaum, Datteln, Zwiebeln

-Sahel Region: Hirsearten, Kaffee

-Südost-China: Reis, Soja, Aprikose, Teestrauch, Orangen

-Südwest-Asien: Gurken, Auberginen, Bananen, Mango, Bohnen, Kokos

Kreuzung zw. Wild- & Kulturpflanzen-> Hybride werden analysiert

-Kreuzungsinkompatibilität

-Lebensfähigkeit der Nachkommen

-Sterilität

tb1-Mutanten führen zu einer verzweigten Architecktur & ersetzen den Maiskolben durch Sprosse

->tb1-Gen wurde isoliert, um die Evolution von Mais aus Teosinte zu verstehen.

-tb1-Gen wird in Mais stärker exprimiert & in den Achselsprossen mehr als bei T.

-> Tb1 wirkt als Wachstumsrepressor

->Evolution hier veränderung der Genregulation!!

1) durch Ausnützung eines natürlichen Mechanismus des Gentransfers beruhend auf dem Bodenbakterium Agrobacterium tumefaciens

2) durch die Bombardierung mit kleinen Metalkügelchen, an denen die DNA haften. Meistens werden unreife Embryonen isoliert & transformiert.

Vorbeugung!

-Bekämpfung der Überträger

-Virusfreiheit des Saatguts

-Pflanze: Wirt für Pathogen & anfällig auf spez. Krankheitsereger

-Pathogen: löst Krankheitssymptome aus, erhält eine Virulenz für eine Pflanzenspezies

-Umwelt: Temperatur, Niederschläge, Taubildung, andere Schädlicnge(Bsp Insekten-> Verwundung)

-Mensch: Anbau, Kulturmassnahmen, durch optimierung wird häufig gute Bedingungen für Pathogen generiert!

-direkt durch Zellwand-> braucht osmotische Kräfte

-durch Stomata

-durch Hydathoden

-durch Wunden

Vorgang:

1)Keimung auf Pflanze

2)Keimschlauch

3)Bildung eines Appressoriums

4)Hyphenbildung

5)Wachstum in der Pflanze-> org. Substanzen der Pflanze gelangen

6)Haustorium

-Nicht-Wirt Resistenz:

alla Individuen einer Pflanzenart sind gegenüber alle Variationen eines Pathogens resistent

-Rassenspezifische Resistenz:

innerhalb einer Art gibt es resistente wie auch anfällige Individuen

(oft nur 1 Gen-abhängig-> gene-for-gene interaction)

mech. Eigenschaften:

-Architektur der Pflanze

-Eigenschaften der Oberfläche

-Dicke der Zellwand

biochem. Eigenschaften:

(Abwehrreaktion)

-Sekundärmetabolite

-Abwehrproteine

Resistenzprodukte erkennen Effektorprotein-> Hypersensitive Reaktion HR-> Zelltod

-aktiver Zelltod infiszierten Zellen

-lokale stark erhöhte Induktion der Basisrestenzmechanismen

-strukturelle Massnahmen zum Eindämmen des Pathogens

-gesteigerte Bereitschaft schneller auf erneuten Befall zu reagieren

-Nukleotidbindende Domäne mit ATPase Aktivität

-am C-Terminal 10-30 leucinrich repeats

-am N-Terminal von NBS entweder TIR Domäne oder coiled-coil Domäne

Bsp: -Rps 2 von Arabidopsis fèhrt zur Imunität gegenüber Bakterien der Art Pseudomonas (Avr Rpr2)

-N aus verwandten von Tabak fèhrt zur Imunität gegenüber Tabak Mosaik Virus(TMV), die virale Replikase wird erkannt

-LRRs haben ein flexibles Gerüst, dh grosse Palette an fremden Strukturen können erkannt werden!

-extrazelluläre LRRs & Transmembrandomäne

2Varianten: -RLKs mit zytoplasmatischer Kinasedomäne

-RLPs ohne zytoplasmatische Kinasedomäne

-LRRs sind erkennungsspezifisch

-Zytoplasmatische Domäne für Signaltransduktion zuständig

Bsp: -Cf-2 aus Wildform der Tomate ist ein RLP & erkennr Avr2 aus einem Pilz

-Xa21 aus Reis ist ein RLK & erkennt ein Effektor aus dem Bakterium Xanthomonas oryzae

-Ausdehnung der Vakuole(hydraulisches Wachstum)

-Aufweichung der primären Zellwand

-Bildung von neuem Zellmaterial

-dünn, aber mechanisch stark

-Unbeweglichkeit, Form, Druckaushalt

-Verbindung: Plasmodesmen, Desmotubulus

reissfest, plastisch dehnbar, Mischung aus: Polysacchariden & andere Polymeren

--Kettenförmiges Zuckerpolymer aus 2'000-15'000 Glukoseeinheiten

-Elementarfibrillen aus 40-50 Celluloseketten

-Mikrofibrillen aus 5-20 Elementarfibrillen

-Gemisch von Polysacchariden(Hauptbestandteil der Zellwandmatrix)

-Typ I Zellwand: meiste Pflanzen; Hemicellulose v.a. aus Xyloglukan & Gluco-&Galactoglucomanane

-Typ II Zellwand: Fam. der Gräser; aus Glucoronoarabinoxylan & beta-Glucan

-Homogalacturonsäure(HGA)

-Rhamnogalakturonan I & II(RGI & II)

-Regulierung der Durchlässigkeit der Zellwand für Proteine

-Zelladhäsion & Kontrolle der ionischen Umgebung der Zelle

-GRP: Glycinreiche Proteine

-PRP: prolinreche P.

-HRGP: hydroxyprolinreiche Glykoproteine

-stark repetitive Aminosäuren

-Beeinflussen mech. EIgenschaften der Zellwand

BSP: Extensine(HRGP) verstärkt die Zellwand v.a. Gewebe mit hohem mech. Stress

Bindeglied zw. Cellulose & Mikrotubuli

-nicht-ensymatische Proteine

-binden Cellulose-> stören cellulose-Hemicellulose Interaktion

-COBRA-Protein-> korrekte Orientierung der Fibrillen

-GIP-Verankerte Proteine-> Rolle in Zellwandaufbau

-WAKs-> Transmembranproteine, welche den Zustand der Zellwand überwachen(Regulierung der intrazellulären Konzentrationen)

-Defizienz in der Fucosylierung-> Zellwände sind unregelmässig, dicker & weniger kompakt & bilden z.T. Einschlüsse unbekannter Natur

-Sekundärwandschichten werden nach Abschluss der Zellstreckung eingelagert, welche eine typische Fkt für die einzelne Zelle aufweisen

-weitere Festigung: Calciumcarbonat oder Lignin