MPP Fachmodul at Universität Erlangen-Nürnberg

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Wieso benutzen Pflanzen lineare Polyole? (Eigenschaften und Verwendung)

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In welchem Weg werden Zucker verwertet?

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Mannit Dehydrogenase und Pathogenabwehr
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Symbiontische Stickstoff-Fixierung

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Ursachen für Trockenstress

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Bezeichnung für Pflanzen mit verschiedene Anpassungen (Trockenheit, etc)

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Kraut- und Knollenfäule

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Symptome einer mit Pathogenen befallenen Pflanze


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Terminologie für Pflanze/Pathogen-Interaktionen

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Was kann man unter Avr-Genen verstehen?

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Wofür kodieren Avr-Gene noch (außer Proteinen)?

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MPP Fachmodul

Wieso benutzen Pflanzen lineare Polyole? (Eigenschaften und Verwendung)

Eigenschaften

  • Sie sind energiereicher als die entsprechenden Zucker
  • Sie sind chemisch inert (weniger reaktiv)
  • Sie sind gut in Wasser löslich


Verwendung

  • Sie eignen sich als "Compatible solutes" (Osmolyt) --> ähnliche Strukturen wie Wasser
  • Sie eignen sich zum speichern und transportieren (idR keine abbauenden Enzyme)
  • Bessere Verfügbarkeit von Energie/Reduktionsäquivalenten in den Sink-Organen (Mannit zu Mannose gibt NADH)
  • Als stark reduzierte Substanz eigenen sie sich als Schutz für Oxidation

MPP Fachmodul

In welchem Weg werden Zucker verwertet?
Pentosephosphatweg —> Gewinnung von Reduktionsäquivalenten

MPP Fachmodul

Mannit Dehydrogenase und Pathogenabwehr
  •  Das Gen der Mannit-DH ist zu etwa 80% identisch mit einem Gen aus der Petersilie (dessen Funktion noch nicht bekannt war)
  • Dieses Gen wird als ELI13 bezeichnet, da es als "Pathogenesis relatet gene" (PR-Gen) nach Behandlung der Petersilienkulturen mit Elicitoren kloniert worden war
  • Das Elicitor-Signal wird u.a. durch Salicylsäure übertragen und die Expression des Mannit-DH-Gens wird durch Salicylat erhöht
  • Grund: Mannit würde bei Pathogenbefall stören --> Oxidationsschutz

MPP Fachmodul

Symbiontische Stickstoff-Fixierung
  • Die symbiontische N-Fixierung erfolgt bei ganz bestimnmten PFlanzen und Bakterien als Folge einer perfekten Interaktion
  1. Die Pflanze entlässt Elicitoren der Nod-Gen-Experession
  2. Das Bakterium entlässt Nod-Faktoren
  3. Die Pflanzenwurzel erfährt periodische Ca2+-Spikes an der Plasmamembran, verändert die Ionenströme und das Potential an der Plasmamebran, Baut das Cytoskelett in den Wurzelhaaren um, orientiert den Ca2+-Gadienten um und exprimiert frühe Nodulin-Gene (ENOD genes)

MPP Fachmodul

Ursachen für Trockenstress
- Trockenheit
- Kälte
- Wassermangel
- Osmotischer Stress

MPP Fachmodul

Bezeichnung für Pflanzen mit verschiedene Anpassungen (Trockenheit, etc)
Hydrophyten: Im Wasser lebend (Seerose)
Hygrophyten: In Feuchtgebieten (Regenwald)
Mesophyten: mäßig feuchte Orte
Xerophyten: trockene Orte

MPP Fachmodul

Kraut- und Knollenfäule

Entsteht durch Infestierung durch Phytophthora infestans (Pilz)

  • Solanum bulbocastanum (Mexikanische Ur-Kartoffel) ist resisten solanum tuberosum allerdings nicht
  • Ohne verwendung von Pestiziden kann die Kartoffel nicht angebaut werden (Verschmutzung durch Kupfer)
  • Durch biotechnologisch veränderte Kartoffeln (Einbringen des LRR-Gens von bulbocastanum) könnte der Ertrag enorm gesteigert und die Verschmutzung enorm verringert werden

MPP Fachmodul

Symptome einer mit Pathogenen befallenen Pflanze


  • Nekrose (PCD)
  • Elke
  • Flecken
  • Mosaike
  • Tumore
  • etc.

MPP Fachmodul

Terminologie für Pflanze/Pathogen-Interaktionen

Pflanze wird krank

  • Interaktion ist kompatibel
  • Pflanze ist suszeptibel (= anfällig)
  • Pathogen ist virulent


Pflanze wird nicht krank

  • Interaktion ist inkompatibel
  • Pflanze ist resistent (= nicht anfällig)
  • Pathogen ist avirulent


MPP Fachmodul

Was kann man unter Avr-Genen verstehen?

  • kodieren für Proteine die von LRR-Proteinen erkannt werden können --> Effektoren
  • sind Marker für Inkompatibilität
  • Phsyiologischen Funktionen sind oft nicht bekannt, außer bei einzelnen Viren, bei denen man z.B. das Capsid-Protein, die Replicase oder das Movement-Protein als Avirulenzfaktoren identifizieren konnte
  • Mutationen in diesen Genen können das Wirtsspektrum verändern
  • Mutationen führen oft zu verschletertem Wachstum auf anfälligen Pflanzen (welche die kein R-Gen haben) --> haben eine wichtige Funktion in der Pathogenese
  • Solche funktionen sin in vielen Fällen noch nicht bekannt und analysiert

MPP Fachmodul

Wofür kodieren Avr-Gene noch (außer Proteinen)?

  • Können auch für Enzyme kodieren (-->Elicitor)
  • Diese Enzyme stellen Substanzen her, welche wiederum von LRR-Proteinen erkannt werden können


MPP Fachmodul

Biotischer Stress: Sofortige Antwort der Infiltrierten Pflanzenzellen
  • Hyper sensitive cell death (HR)
  • Generation of reactive oxygen species (ROS)

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