Pflanzenphysiologie at Universität Hamburg

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Wie wurde Auxin entdeckt und welches waren die ersten Experimente?

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häufigstes natürliches Auxin

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Wodurch kann IAA irreversible zerstört werden? 

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Wie wird IAA transportiert?

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Funktionen von Auxin

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Molekularer Wirkmechanismus von Auxin 
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PIN 1 Protein und Mutante

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Säure-Wachstums-Hypothese

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Chemiosmotisches Modell des polaren Auxin Transporters

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Entdeckung von Gibberellin

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Pflanzenphysiologie

Wie wurde Auxin entdeckt und welches waren die ersten Experimente?

Darwin 1880 - phototropische Krümmung der Koleoptile von Graskeimlingen, Partialbelichtung, seitlich belichtet, Krümmungswachstum verursachend, verstärktes Wchstum der Schattenflanke, Lichtflanke eingekrümmt


Went 1926 - "Wuchstoff", Koleoptile von Haferkeimlingen, apikale Spitze abgeschnitten auf Agar gelegt und später Agar auf Schnittstelle (ohne bedecken wachsen Seitenknospen, bedeckt Seitenknospenwachsum gehemmt) + rasches Wachstum, in der Spitze Wuchsstoff sezerniert

Pflanzenphysiologie

häufigstes natürliches Auxin

IAA, Indol 3 essigsäure, universelles Auxin

Pflanzenphysiologie

Biosynthese von Auxin 

Hauptweg: über Tryptophan, Indolpyruvat und Indolacetaldehyd zu Indolessigsäure

alternative Wege: über Tryptamin oder Indol 3acetaldoxim, Indol 3 acetronitril

besonderer Weg: bei Agrobacterium tumefaciens über Indolacetamid

Pflanzenphysiologie

Wodurch kann IAA irreversible zerstört werden? 

durch oxidative Decarboxylierung

Pflanzenphysiologie

Wie wird IAA transportiert?

wird polar transportiert, wandert vom Apex zur Organbasis, basipetaler Transport von Zelle zu Zelle, IAA Anionen werden über einen elektrochemischen H+ Gradienten zwischen Apoplast und Cytoplasma durch Plasmamembran gebracht, Auxininfluxtransporter, Ausstrom in den Apoplasten erfolgt über Auxineffluxtransporter 

Pflanzenphysiologie

Funktionen von Auxin

Wachstumsprozesse werden gesteuert; Regulation Zellwachstum

1. Unterdrückung des Austreibens von Seitenknospen/Aufrechterhaltung der apikalen Dominanz

2. Fruchtentwicklung

3. Mitoseaktivität im Kambium

4. Induktion der Differenzierung von Xylem und Phloemzellen

5. Bildung von Adventivwurzeln 

6. Phototropismus - wachsen zum Licht 
7. Gravitropismus - wachsen zur Gravitation
8. Zellstreckung - fördert Längenwachstum, Ansäuerung Zellwände 
9. Hemmen Streckungswachstum der Wurzeln

Pflanzenphysiologie

Molekularer Wirkmechanismus von Auxin 
In Abwesenheit von IAA bindet der Repressor Aux/IAA Protein an Transkriptionsfaktor, bindet an Erkennungssequenz AuxRe, durch Repressor kann Transkriptionsfaktor nicht das Gen ablesen, kommt genügend IAA bindet es an TIR1 Rezeptor Protein, Rezeptorproteinkomplex bindet an Aux/IAA Repressor, wodurch Ubiquitin an Repressiv anlagert, Markierung für Proteasom, Proteasombaut Repressiv ab, Gen ist dann frei 

Pflanzenphysiologie

PIN 1 Protein und Mutante

PIN1 Protein ist ein Teil des Auxin Efflux Carrier Komplexes, befindet sich an den apikalen Seiten der Zelle, erlaubt den Transport des Auxins 

Pflanzenphysiologie

Säure-Wachstums-Hypothese

Auxinzugabe führt zu verstärkten H+-ATPase Expression und Aktivierung, Protonenausstrom, dadurch kommt es zur verstärkten Ansäuerung der Zellwand, Aufweichung der Zellwand, verminderter Druck, Absenkung Wasserpotential, Zellwandlockerung durch Expansine, lösen der Wasserstoffbrücken zwischen Polysacchariden, Wassereinstrom, Wachstum 

Pflanzenphysiologie

Chemiosmotisches Modell des polaren Auxin Transporters

In Apoplasten liegt bei pH 5 Auxin vorwiegend als IAA (pKs(IAAH)=4,75) vor.
In der Zelle liegt bei pH 7 vorwiegend die dissoziierte Form IAA- vor.

Die Auxin Importer (AUX/LAX) transportieren IAAH; die Auxin Exporter (PINs) transportieren IAA-.

Durch die polare Organisation der Transporter realisiert sich Spross ein basipetaler, im Wurzelzylinder ein polar akropetaler und im Wurzelparenchym ein basipetaler Transport.

Pflanzenphysiologie

Entdeckung von Gibberellin

Phytopathologe entdeckt Phytotoxin, "verrückter Reis", -> hoher Wuchs, kein Fruchtansatz, durch den Pilz Gibberela fujikuroi

Pflanzenphysiologie

Wo sind Gibberellinquellen?

unreife Samen oder Früchte, junge Blätter, Wurzel und Sprossspitzen 

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