Vorlesung 12 und 13 Flashcards
Nennen Sie Beispiele für konstitutiven Schutz von Pflanzen vor Pathogenen! Warum „vergiftet“ sich die Pflanze unter normalen Umständen nicht selbst, wenn sie cyanogene Glycoside produziert?
Beispiele:
- Erste Verteidigungslinie Epidermis und Periderm,
- dann chemische Abwehr durch antimikrobielle Hemmstoffe wie Saponin oder Phytoalexine,
- oder Synthese von Giftstoffen wie cyanogene Glycoside oder Glucosinolate.
Mechanismus: Kompartimentierung.
- Die CG werden normalerweise in der Vakuole, in Chloroplasten oder im Apoplasten gelagert.
- Erst bei Schädigung der zellulären Strukturen gelangen sie ins Cytoplasma, dort entsteht giftiges Cyanwasserstoff.
Was versteht man unter PAMP-vermittelter und Effektor-vermittelter Immunitaet?
PAMP
- vermittelte Immunität: Rezeptoren in der Zellmembran erkennen Pathogene und lösen eine Immunantwort aus.
Effektor
- vermittelte Immunität: Pathogene schleusen Effektoren in die Zelle ein. Da diese aber ein spezifisches Resistenz-Protein entwickelt hat, wird der Effektor erkannt und Immunantwort ausgelöst.
- Gen-für-Gen-Modell: Eine Wirtspflanze wird nicht von einem Pathogen infiziert, wenn sie zu dem virulenten Gen (AVR = Effector) des Pathogens ein passendes Resistenzgen (R) besitzt
Kompatible Reaktion:
- Effector findet sein Ziel → Krankheit
Inkompatible Reaktion 1:
- Effector wird direkt von Resistenzprotein unschädlich gemacht → keine Krankheit
Inkompatible Reaktion 2:
- Effector findet sein Ziel, wird aber dann von Resistenzproteinen unschädlich gemacht.
Wann ist ein Pathogen avirulent, und was bedeutet es, wenn er virulent ist?
Virulente Pathogene können zum Absterben der Pflanze führen, avirulente Pathogene schädigen sie, können sie aber nicht abtöten.
Tabakpflanzen zeigen in Blättern, die durch Pseudomonas syringae pv. glycinea infiziert sind, räumlich abgegrenzte abgestorbene Gewebe. Um was für eine Antwort der Pflanze handelt es sich? Was sind andere mögliche Merkmale dieser Antwort?
- Hypersensitive Reaktion: lokale Immunantwort einer Pflanze nach Befall mit Pathogen im Zuge einer ETI.
- Weitere mögliche Merkmale wären Zellwandmodifikationen und Synthese von antimikrobiellen Substanzen. Hormon: Salicylsäure, die Zellen vor dem Absterben im Zuge einer hypersensitiven Reaktion freisetzen, wird in Form von Methylsalicylsäure in andere Pflanzenregionen transportiert.
Welches Hormon ist wichtig für die SAR, und in welcher Form wird dieses Hormon über lange Strecken in der Pflanze transportiert?
- SAR = systemisch erworbene Resistenz.
- Hormon: Salicylsäure, die Zellen vor dem Absterben im Zuge einer hypersensitiven Reaktion freisetzen, wird in Form von Methylsalicylsäure in andere Pflanzenregionen transportiert.
Erklären Sie die Dreifach-Antwort des Ethylens! Warum reifen Bananen nach, Erdbeeren und Weintrauben aber nicht?
Triple Response:
- ) Gekrümmter Spross (Diagravitropismus)
- ) geschwollener Spross
- ) reduziertes Längenwachstum
Erdbeeren und Weintrauben sind nicht klimakterische Früchte (erhöhte Zellatmungsaktivität unter Ethyleneinwirkung)
Sie sollten nun in der Lage sein, die Bedrohungen durch und Pflanzenreaktionen auf Dürre, (Überflutung), Salzstress, Hitzestress und Kältestress zu beschreiben
Dürre (Wasserstress):
- Wasserstress bedeutet für die Pflanze: Gefahr durch Austrocknung.
- Lösung: schließen der Stomata.
- Mechanismus und Signalmolekül:
- Synthese von Abscisinsäure
- Transport in die Stomata
- ABA-Rezeptor bewirkt Öffnung von Ionenkanälen
- Ionen verlassen die Zelle, Wasser strömt nach
- Zellen erschlaffen
- Stomata schließen sich
- verringerte Transpiration
- verringerte Photosynthese
- verringertes Wachstum, weniger und kleine Samen.
Überflutung: vermehrtes Längenwachstum.
Salzstress:
- Problem 1: Wasserpotenzial des Bodens sinkt
- Wasseraufnahme beeinträchtigt
- Wasserstress
- Stomata schließen
- weniger Photosynthese
- Problem 2: toxische Wirkung von hohen Salzkonzentrationen, insbesondere Na+! Ionen werden darum in der Vakuole gelagert, und es werden osmoprotektive Substanzen synthetisiert. Außerdem: Aufnahme von Ionen verhindern (Exklusion) oder Ausscheiden von Salzen.
- SOS Signalweg:
- Ca+Konzentrationsanstieg
- SOS3 Protein
- aktiviert SOS2 Protein
- aktiviert Na+/H+ Antiporter
Hitzestress:
- Problem: Denaturierung von Proteinen (insbesondere problematisch: Enzyme). Lösung: Hitze
- aktiviert TFs die Hitzeschock-Gene regulieren → Hitzeschockproteine wirken als Chaperone, helfen bei der korrekten Faltung der Proteine.
Kältestress:
- Problem: Membranfluidität nimmt ab, Transportprozesse etc. können nicht mehr stattfinden.
- Lösung: ungesättigte Fettsäuren in der Membran erhöhen die Fluidität bei geringeren Temperaturen.
Durch welche zwei zellulären Prozesse wird das Wachstum in durch Dürre gestressten Pflanzen verlangsamt? Erklären Sie! (Folie 9)
-
Weniger Transpiration
- weniger Photosynthese
- weniger Zellteilungsaktivität
-
Eingeschränkte Wasseraufnahme an der Wurzel
- geringerer Turgordruck in den Zellen
- verringertes Längenwachstum
- eingeschränktes Wachstum
Nennen Sie die verschiedenen biologischen Funktionen des Hormons Abscisinsaeure (ABA). Welchen Effekt hat ABA auf die Spaltöffnungen? Was ist der zugrundeliegende Mechanismus?
Biologische Funktionen:
- Hemmung des Sprosswachstums,
- Beschleunigung des Wurzelwachstums,
- Schließung der Stomata,
- Hemmung der Proteinsynthese,
- Synthese von Stressproteinen (lea und Dehydrine).
Effekt auf die Spaltöffnungen:
- Schließung der Stomata.
- Mechanismus:
- Abscisinsäure wird in die Stomata transportiert. Dort bewirkt der Rezeptor für Abscisinsäure das Öffnen von Ionenkanälen
- Ionen verlassen die Zelle
- Wasser strömt nach
- der Turgordruck nimmt ab
- die Zelle erschlafft
- die Stomata schließen sich.
Welche Rolle spielt das Verhältnis von ABA:GA bei der Samenruhe?
- ABA und GA hemmen sich gegenseitig.
- Eine hohe Konzentration von ABA verhindert eine Keimung → Samenruhe.
- Verschiebt sich die Konzentration hin zu Gibberellin GA, das vom Embryo synthetisiert wird, so kommt es zur Aufhebung der Samenruhe → Keimung
- GA induziert in der Aleuronschicht die Synthese von Enzymen (Amylasen), die im Endosperm Nährstoffe mobilisieren und so dem Embryo zugänglich machen.
Warum ist ein zu hoher Salzgehalt im Boden “Stress” für die Pflanzen? Wie wird die Wasseraufnahme durch die Wurzel beeinflusst? Was ist mit
“Ionentoxizität/Ionenstress” gemeint?
- Hoher Salzgehalt bringt zwei Probleme mit sich: Wasserstress und Ionenstress.
- Wasseraufnahme durch die Wurzel wird beeinträchtigt, da Wasserpotenzial im Boden durch Versalzung sinkt, Gradient Boden/Wurzel ist kleiner, Wasser kann nicht mehr effizient aufgenommen werden.
- Hohe Ionenkonzentration können für die Pflanze toxisch sein, insbesondere Na+
- Ohne osmotische Anpassungen ⇒ Blattseneszenz, verringerte Photosynthese, Enzymaktivität, Proteinsynthese.
Was ist der SOS-Signalweg? Was wird durch ihn reguliert? Wie lässt sich die
Salztoleranz von Pflanzen erhöhen?
- Anpassung der Pflanze auf schwankenden Salzgehalt.
- Bei Salzstress werden SOS3 Proteine aktiviert, die SOS2 Proteine aktivieren, die Na+/H+ Antiporter aktivieren.
- Ionen können aktiv aus der Zelle befördert werden, die Salzkonzentration sinkt.
- Erhöhung der Salztoleranz durch Anpassungen
- auf zellulärer Ebene
- (Kompartimentierung: Ionen in die Vakuole,
- Synthese von Puffern: Metabolite,
- Aktivierung von Transportproteinen,
- Zellwandmodifikationen)
- auf organischer Ebene
- (Ausscheidung von Salz über Blätter,
- Salzspeicherorgane,
- besondere Anpassungen der Wurzel, so dass Salze exkludiert oder ausgeschieden werden können).
Welchen Effekt hat zu hohe Temperatur auf die Pflanze? Welche allgemeine Funktion haben Hitzeschockproteine?
Hohe Temperaturen führen zu Denaturierung von Proteinen/Enzymen
→ Transport und Stoffwechselprozesse beeinträchtig.
- Aktivierung von Transkriptionsfaktoren, die Hitzeschock-Proteine (HSP) regulieren.
- HSPs wirken als Chaperone, die bei der Proteinfaltung helfen.
Warum werden bei der Adaptation von Pflanzen an Kälte Phospholipide mit
ungesättigten Fettsäuren in die Membranen eingebaut?
- Durch den Einbau von ungesättigten Fettsäuren verringert sich die Schmelztemperatur der Membran, die die Phospholipide weniger “eng” gepackt sind, die Wechselwirkungen zwischen den Molekülen weniger stark wirken können.
- Dadurch erhöht sich die Membranfluidität auch bei geringeren Temperaturen, was wichtig ist, um zum Beispiel Transportvorgänge aufrecht zu erhalten
Definieren Sie die Begriffe Nekrotrophie, Biotrophie und Hemibiotrophie! Welche dieser Klassen von Pathogenen zeigen normalerweise die höchste Wirtsspezifität und warum?
- Nekrotrophie: Pflanzenzellen werden abgetötet
- Biotrophie: Pflanzenzellen bleiben am Leben
- Hemibiotrophie: Pflanzenzellen bleiben im frühen Stadium des Befalls am Leben, werden später abgetötet.
- Höchste Wirtsspezifität bei Biotrophie, da hier ein sehr enger Kontakt zwischen Wirt und Pathogen notwendig ist.
