Pflanzenphysiologie:
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|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Heidelberg
Spektrum
2010
|
| Edition: | 7. Aufl. |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Hier auch später erschienene, unveränderte Nachdrucke |
| Physical Description: | XVIII, 702 S. zahlr. Ill. und graph. Darst. |
| ISBN: | 9783827423511 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Vorwort
V
1 Theoretische Grundlagen und Zielsetzung der Physiologie 1
1.1 Das Selbstverständnis der Physiologie 1
1.2 Gesetzesaussagen in der Biologie 2
1.3 Systemtheorie 3
1.4 Prinzipien wissenschaftlichen Arbeitens 4
1.5 Das Kausalitätsprinzip in der Physiologie 5
1.6 Das Problem der Komplexität 8
1.7 Formulierung von Sätzen 12
1.8 Merkmale und Variabilität 12
1.9 Maßsystem und Bezugsgrößen 14
1.10 Darstellung von Daten 15
2
Die Zelle als morphologisches System 17
2.1
Die meristematische Pflanzenzelle 17
2.1.1
Strukturelle Gliederung 17
2.1.2
Endoplasmatisches Reticulum 20
2.1.3
Zellkern
(Nucleus)
20
2.1.4
Golgi-Apparat 21
2.1.5
Peroxisomen 21
2.1.6
Mitochondrien und Piastiden 22
2.1.7
Cytoskelett 22
2.1.8
Zellwand 23
2.2 Zellteilung 30
2.2.1 Cytokinese und Karyokinese 30
2.2.2 Regulation des Zellcyclus 32
2.2.3 Determination der Teilungsebene 33
2.3 Zelldifferenzierung 34
2.4 Zeil- und Organpolarität 39
2.5 Die Evolution der Pflanzenzelle 42
2.6 Vom einzelligen zum vielzelligen Organismus 44
VIII Inhaltsverzeichnis
3 Die Zelle als energetisches System 47
3.1 Der 1. Hauptsatz der Thermodynamik 47
3.2 Der 2. Hauptsatz der Thermodynamik 48
3.3 Die Zelle als offenes System, Fließgleichgewicht 49
3.4 Chemisches Potenzial 50
3.5 Chemisches Potenzial von Wasser 51
3.6 Anwendung des Wasserpotenzialkonzepts auf den Wasserzustand der Zelle 53
3.6.1 Die Zelle als osmotisches System 53
3.6.2 Das Osmometermodell 54
3.6.3 Die Zelle als Osmometeranalogon 55
3.6.4 Das Matrixpotenzial 56
3.6.5 Nomenklatorische Schwierigkeiten 56
3.6.6 Das osmotische Zustandsdiagramm der Zelle (Höfler-Diagramm) 57
3.6.7 Die experimentelle Messung von
π
und
ψ
58
3.6.8 Regulation des Wasserzustandes 60
3.7 Chemisches Potenzial von Ionen 61
3.8 Membranpotenzial 62
3.9 Energetik biochemischer Reaktionen 64
3.10 Phosphatübertragung und Phosphorylierungspotenzial 66
3.11 Redoxsysteme und Redoxpotenzial 67
4 Die Zelle als metabolisches System 71
4.1 Biologische Katalyse 71
4.1.1 Aktivierungsenergie 71
4.1.2 Enzymatische Katalyse 72
4.1.3 Enzymkinetik 73
4.1.4 Messung der Enzymaktivität 74
4.1.5 Modulation der Enzymaktivität 75
4.2
Metabolische Kompartimentierung
der Zelle 76
4.3 Transportmechanismen an Biomembranen 77
4.3.1 Diffusion und
Permeation
77
4.3.2 Spezifität des Membrantransports, Transportkatalyse 79
4.3.3 Transporter, Ionenpumpen und Ionenkanäle SO
4.3.4 Aquaporine 82
4.3.5 Passiver und aktiver Transport 82
4.3.6 S/zMrrfe-Transport 83
4.4 ATP-Synthese an energietransformierenden Biomembranen 84
4.5 Stoffaufnahme in die Zelle 85
4.5.1 Ionenaufhahme 85
4.5.2 Aufnahme von Anelektrolyten 88
4.5.3 Akkumulation von Metaboliten und anorganischen Ionen in der
Vacuole
89
Inhaltsverzeichnis
IX
4.6 Prinzipien der metabolischen Regulation 91
4.6.1 Ebenen der Regulation 91
4.6.2 Regulation des Enzymgehalts 92
4.6.3 Regulation des Aktivitätszustands bei konstantem Enzymgehalt 94
4.6.4 Intrazelluläre und interzelluläre Signaltransduktion 94
4.6.5 Die Integration der Regulationsmechanismen zum Kontrollsystem 96
5 Die Zelle als wachstumsfähiges System 101
5.1 Biophysikalische Grundlagen des Zellwachstums 101
5.1.1 Hydraulisches Zellwachstum 101
5.1.2 Messung der physikalischen Wachstumsparameter 104
5.2 Wachstum und Zellwandveränderungen 105
5.2.1 Die strukturelle Dynamik der Primärwand 105
5.2.2 Diffuses Wachstum der Zellwand 106
5.2.3 Lokales Wachstum der Zellwand 109
5.3 Integration des Zellwachstums in vielzelligen Systemen 112
5.3.1 Die Epidermiswand als zeilübergreifende Organwand 112
5.3.2
Streckungs-
und Kontraktionswachstum bei Wurzeln 114
5.4 Zur Beziehung zwischen Zellwachstum und Zellteilung 116
5.5 Regulation des Streckungswachstums 116
6 Die Zelle als gengesteuertes System 119
6.1 Das Gen - die Einheit der genetischen Information 119
6.2 Die Organisation des Genoms 122
6.2.1 Die drei Genome der Pflanzenzelle 122
6.2.2 Genomstruktur im Zellkern 123
6.2.3 Das plastidäre Genom 126
6.2.4 Das mitochondriale Genom 129
6.3 Die Transkriptionspromotoren, RNA-Polymerasen und RNA-Reifung 131
6.3.1 Transkription nudeärer Gene 131
6.3.2 Transkription plastidärer Gene 132
6.3.3 Transkription mitochondrialer Gene 137
6.3.4
ШіК
-editing
137
6.4 Proteinsynthese (Translation) und Protein-iumover 137
6.4.1 Translation und Protein-
turno ver
im Cytoplasma 137
6.4.2 Translation und Protein-
turnover in
Piastiden 138
6 A3 Translation und Protein-
turnover in
Mitochondrien 140
6.5 Die Zelle als regulatorisches Netzwerk der Genexpression 140
6.5.1 Regulation nucleärer Gene 140
6.5.2 Regulation plastidärer Gene 144
6.5.3 Regulation mitochondrialer Gene 146
6.5.4 Evolutionäre Adaption von Regulationsstrukturen 146
Inhaltsverzeichnis
7 Intrazelluläre Proteinverteilung und Entwicklung der Organellen 149
7.1 Proteinsortierung in der Pflanzenzelle 149
7.1.1 Prinzipien der Proteinsortierung 149
7.1.2 Proteinexport aus der Zelle und Import in die
Vacuole
151
7.1.3. Proteintransport in die Mitochondrien 152
7.1.4 Proteintransport in die Piastiden 155
7.1.5 Isosorting- das gleiche Protein für Cytoplasma, Mitochondrien und Piastiden 156
7.1.6 Evolution der Proteintransportsysteme in Mitochondrien und Piastiden 156
7.1.7 Proteintransport in die Peroxisomen 156
7.1.8 Proteintransport in den Zellkern 157
7.2 Entwicklung der Mitochondrien 158
7.3 Entwicklung der Piastiden 160
7.4 Entwicklung der Peroxisomen 163
8 Photosynthese als Funktion des Chloroplasten 167
8.1 Photosynthese als Energiewandlung 167
8.2 Energiewandlung im Chloroplasten 171
8.2.1 Struktur der Chloroplasten 171
8.2.2 Struktur der Thylakoide 172
8.2.3 Photosynthesepigmente 175
8.2.4 Quantenmechanische Grundlagen der Lichtabsorption 176
8.2.5 Funktion der Pigmente 178
8.2.6 Energietransfer in den Pigmentkollektiven 180
8.2.7 Bildung von chemischem Potenzial 181
8.2.8 Funktionelle Verknüpfung der beiden Photosysteme 183
8.3 Die Pigmentsysteme der Rotalgen und Cyanobakterien 186
8.4 Photosynthetischer Elektronentransport 189
8.4.1 Offenkettiges System 189
8.4.2 Cyclisches System 193
8.5 Mechanismus der Photophosphorylierung 194
8.6 Der biochemische Bereich 195
8.6.1 Stoffwechselleistungen der Chloroplasten 195
8.6.2 Fixierung und Reduktion von CO2 196
8.6.3 Reduktion und Fixierung von Nitrat und Sulfat 200
8.6.4 Photosynthetische ^-Produktion 202
8.6.5 Photosynthetische Nj-Fixierang 202
8.7 Regulation der photosynthetischen Teilprozesse 203
8.7.1 Regulation der Energieverteilung zwischen
PSI
und PSII 203
8.7.2 Regulation der ATP-Synthase-Aktivität 204
8.7.3 Regulation der CCyAssimilation im Calvin-Cyclus 207
8.7.4 Koordination von C- und N-Assimilation 209
8.7.5 Fluoreszenzlöschung als Indikatorreaktion für die Effektivität der Photosynthese 210
8.8 Ein kurzer Blick auf die anoxygene Photosynthese der phototrophen Bakterien 211
Inhaltsverzeichnis
XI
9 Dissimilation 215
9.1 Energiegewinnung bei der Dissimilation 215
9.2 Dissimilation der Kohlenhydrate 216
9.2.1 Freisetzung chemischer Energie 216
9.2.2 Glycolyse 217
9.2.3 Fermentation (alkoholische Gärung und Milchsäuregärung) 217
9.2.4 Citratcyclus und Atmungskette 219
9.2.5 Cyanidresistente Atmung 223
9.2.6 Oxidative Phosphorylierung 224
9.2.7 Elektronentransport an der Plasmamembran 226
9.2.8 Oxidativer (dissimilatorischer) Pentosephosphatcyclus 226
9.3 Photorespiration 227
9.3.1 Lichtatmung und Dunkelatmung 227
9.3.2 Photosynthese von Glycolat 228
9.3.3 Metabolisierung des photosynthetischen Glycolats im
C2-Cyclus
228
9.3
A
Glycolatstofrwechsel bei Grünalgen und
Cyanobakterien
231
9.4 Mobilisierung von Speicherstoffen in Speichergeweben 232
9.4.1 Natur und Lokalisierung der Speicherstoffe 232
9.4.2 Umwandlung von Fett in Kohlenhydrat 232
9.4.3 Metabolismus von Speicherpolysacchariden 237
9.4.4 Metabolismus von Speicherproteinen 239
9.5 Regulation des dissimilatorischen Gaswechsels 241
9.5.1 Atmung: COj-Abgabe und O2-Aufnahme 241
9.5.2 Der Respiratorische Quotient 242
9.5.3 Regulation des Kohlenhydratabbaus durch Sauerstoff 243
9.5.4 Induktion der Fermentation durch Enzymsynthese und Modulation
der Enzymaktivität 246
9.5.5 Wärmeerzeugung durch Atmung (Thermogenese) 248
9.5.6 Klimakterische Atmung 249
9.5.7 Weitere
Oxidasen
pflanzlicher Zellen 250
9.6 Regulatorische Wechselbeziehungen zwischen Aufbau und Abbau von Kohlenhydraten 251
10 Das Blatt als photosynthetisches System 255
10.1 Wirkungsspektrum und Quantenausbeute 255
10.2 Brutto- und Nettophotosynthese 257
10.2.1 Messung der Photosyntheseintensität 257
10.2.2 Der CCVKompensationspunkt
Γ
257
10.2.3 Der Lichtkompensationspunkt (LK) 258
10.2.4 Reelle und
apparente Photosynthèse
259
10.2.5 Licht- und Dunkelatmung 260
10.3 Begrenzende Faktoren der apparenten Photosynthese 261
10.3.1 Die Photosynthese als Multifaktorensystem 261
10.3.2 Die Verrechnung der Faktoren Lichtfluss und COj-Konzentration 261
10.3.3 Quantitative Analyse von Lichtfluss-Effekt-Kurven 263
10.4 Ökologische Anpassung der Photosynth— „„_
10.5 Temperaturabhängigkeit der apparenten Photosynth
iese
264
iese
267
ХИ
Inhaltsverzeichnis
10.6 Der Einfluss von Sauerstoff auf die
apparente Photosynthèse
269
10.7 Die Regulation des COj-Austausches durch die
Stornata
270
10.7.1 Physiologische Grundlagen 270
10.7.2 Lichtabhängige Steuerung der Stomaweite 272
10.7.3 Der Hp-abhängige Regelkreis 273
IQ.7
A
Hydraulik der Stomabewegung 274
11 Q-Pflanzen,
Сз-Сд-Ртіапгеп
und CAM-Pflanzen 279
11.1 Systematische Verbreitung der C4-, C^-Q/f und CAM-Pflanzen 279
11.2 Das C^Syndrom 280
11.3 Der Q-Dicarboxylatcyclus 283
11.4 Ökologische Aspekte des Q-Syndroms 286
11.5 Genphysiologische Aspekte des C^Syndroms 289
11.6
Сз-С^РЯапгеп,
eine Vorstufe der Q-Pflanzen? 289
11.7 CAM, eine Alternative zur Q-Photosynthese 291
11.8 Isotopendiskriminierung bei der CC^-Fixierung 294
12 Stoffwechsel von Wasser und anorganischen Ionen 297
12.1 Wasser 297
12.2 Mineralernährung der Pflanze 299
12.3 Essenzielle
Mikroelemente
301
12.4 Funktion der Nährelemente im Stoffwechsel 302
12.4.1 Makroelemente 302
12.4.2
Mikroelemente
304
12.5 Interaktionen zwischen Wurzel und Boden bei der Nährstoffaneignung 305
12.6 Salzexkretion bei Halophyten 306
12.7 Sequestrierung von Schwermetallen durch Phytochelatine 308
13 Ferntransport von Wasser und anorganischen Ionen 311
13.1 Grundlegende Überlegungen 311
13.2 Der Transportweg aus dem perirhizalen Raum in die Gefäße der Wurzel 313
13.3 Der Transportweg im Xylem 316
13.4 Die Abgabe von Wasser an die Atmosphäre 318
13.5 Die treibende Kraft des Wassertransports im Xylem 320
13.6 Wasserbilanz 324
13.7 Analogiemodell für den Wassertransport in einer Pflanze 326
13.8 Der Transport organischer Moleküle im Xylem 328
Inhaltsverzeichnis XIII
14 Ferntransport von organischen Molekülen 333
14.1 Grundlegende Überlegungen 333
14.2 Die Leitbahnen 334
14.3 Die Transportmoleküle 337
14.4 Mechanismen des Phloemtransports 338
14.4.1 Beladung der Siebröhren 338
14.4.2 Entladung der Siebröhren 342
14.4.3 Die Druckstromtheorie 343
14.4.4 Die Volumenstromtheorie 344
14.5 Regulation der Assimilatverteilung in der Pflanze 344
15 Ökologische Kreisläufe der Stoffe und der Strom der Energie 347
15.1 Die Kreisläufe von Kohlenstoff und Sauerstoff 347
15.2 Der Kreislauf des Stickstoffs 350
15.3 Der Strom der Energie 352
16 Produkte und Wege des biosynthetischen Stoffwechsels - eine kleine Auswahl 355
16.1 Primärer und sekundärer Stoffwechsel 355
16.2 Biosynthese von Fettsäuren und Speicherlipiden 357
16.3 Biosynthese der aromatischen Aminosäuren 359
16.4 Biosynthese der Flavonoide 361
16.5 Biosynthese des Lignins 363
16.6 Biosynthese des Chlorophylls 366
16.7 Biosynthese der
Carotinoide
368
17 Entwicklung der vielzelligen Pflanze 373
17.1 Grundlegende Gesichtspunkte 373
17.1.1 Entwicklung als ontogenetischer Kreislauf 373
17.1.2 Das genetisch festgelegte Entwicklungsprogramm und der Einfluss der Umwelt 375
17.1.3 Entwicklung und Chromosomensatz 376
17.1.4 Generationswechsel 377
17.1.5 Alternative Entwicklungsstrategien des Gametophyten 379
17.2 Wachstum 379
17.2.1 Definition von Wachstum 379
17.2.2 Messung des Wachstums 380
17.2.3 Allometrisches Wachstum 381
17.3 Morphogenese als Musterbildung und Differenzierung 384
17.3.1 Musterbildung im Embryo 384
17.3.2 Steuerung von Musterbildung und Differenzierung im Embryo 387
17.3.3 Anlage der beiden primären Meristeme 388
17.
ЗА
Wachstum und Histodifferenzierung der Wurzel 390
17.3.5 Histodifferenzierung und Organogenese im Sprossmeristem 391
XIV Inhaltsverzeichnis
17.3.6 Molekulargenetische Analyse der Meristemfunktionen 393
17.3.7 Blattinduktion und Phyllotaxis 395
17.3.8 Oben-unten-Polarität des Blattes 397
17.3.9 Blattentwicklung 397
17.3.10 Konstruktion der Sprossachse 401
17.3.11 Die Bedeutung der Reaktionsnorm 402
17.3.12 Korrelationen 403
17.3.13 Umdifferenzierungen 403
18 Chemoregulation ¡m Organismus - Hormone und Hormonwirkungen 407
18.1 Definition und Eigenschaften der Hormone bei Pflanzen 407
18.2 Überblick über die Struktur und Funktion der Phytohormone 412
18.2.1
Auxin
412
18.2.2
Gibberelline 418
18.2.3
Cytokinine 422
18.2.4
Abscisinsäure 426
18.2.5
Ethylen
428
18.2.6
Brassinosteroide 432
18.2.7
Salicylsäure 435
18.2.8
Jasmonsäure 435
18.2.9
Systemin 436
18.2.10 Strigolactone 436
18.3 Molekulare Mechanismen der hormoneilen Signaltransduktion 437
18.3.1
Auxin
aktiviert
responsive Gene
durch den Abbau von Repressorproteinen 437
18.3.2 Negative Regulatoren sind zentrale Elemente in der Signaltransduktionskette
der Gibberelline 438
18.3.3 Der Cytokininreceptor
CREI
ist eine Zweikomponenten-Histidinkinase, die eine
Phosphorelaiskaskade von Signalen in den Zellkern auslöst 440
18.3.4 Der Ethylenreceptor
ETRI
ist eine Zweikomponenten-Histidinkinase, die nicht als
Histidinkinase wirksam wird 440
19 Die Wahrnehmung des Lichtes - Photosensoren und Photomorphogenese 445
19.1 Was ist Licht für die Pflanze? 445
19.2 Farbstoffe und Photosensoren 446
19.3 Wirkungsspektren 446
19.4 Wirkungen von UV-B-Strahlung 448
19.5 Photosensoren für den UV-Blau-Bereich 449
19.5.1 Cryptochrom 449
19.5.2 Phototropine 450
19.6 Photosensoren für den Rotlichtbereich 452
19.6.1 Licht als Signalgeber der Entwicklung 452
19.6.2 Photobiologische Eigenschaften der Phytochrome 454
19.6.3 Phytochrom
A
und Phytochrom
В
457
19.6.4 Molekulare Eigenschaften des Phytochroms 459
19.6.5 Signaltransduktion zwischen Phytochrom und Genexpression 460
19.6.6 Phytochromregulierte Enzyme 462
19.6.7 Phytochromregulierte Piastidendifferenzierung 464
19.6.8 Phytochromregulierte Reaktionen von Zellen, Geweben und Organen 467
19.6.9 Phytochromregulierte Reaktionen älterer, grüner Pflanzen 467
Inhaltsverzeichnis
XV
19.7 Koaktion verschiedener Photosensoren 468
20 Reifung und Keimung von Fortpflanzungs- und Verbreitungseinheiten 471
20.1 Aufbau des Samens 471
20.2 Entwicklung zum reifen Samen 472
20.2.1 Histodifferenzierung 472
20.2.2 Samenreifung 472
20.2.3 Steuerung der Samenreifung 475
20.3 Keimung des gereiften Samens 476
20.3.1 Physiologische Analyse der Keimung 476
20.3.2 Biochemische Analyse der Keimung 480
20.3.3 Physikalische Analyse der Keimung 481
20.4 Regulation der Genexpression während der Embryonalentwicklung 484
20.5 Steuerung der Fruchtentwicklung durch den Samen 484
20.6 Knospenruhe und Knospenkeimung 485
20.7 Austrocknungstoleranz im vegetativen Stadium: Auferstehungspflanzen 487
21 Endogene Rhythmik 489
21.1 Der ursprüngliche Befund: Tagesperiodische Blattbewegungen 489
21.2 Weitere ausgewählte Phänomene der circadianen Rhythmik 490
21.2.1 Tagesperiodische Bewegung von Blütenblättern 490
21.2.2 Tagesperiodischer Sporangienabschuss bei Pilobolus 490
21.2.3 Circadiane Rhythmik in Gewebekulturen 491
21.2.4 Endogene Rhythmik und Biolumineszenz 491
21.3 Einige Experimente zur Analyse der endogenen Rhythmik 493
21.3.1 Auslösung der Rhythmik 493
21.3.2 Anpassungen der Rhythmik an Programmänderungen 493
21.3.3 Endogene Rhythmik und Zellatmung 494
213.4 Endogene Rhythmik und Zellkern 495
21.4 Genetische Analyse des
Oscillators
bei Arabidopsis 495
21.5 Verschiedene innere Uhren in verschiedenen Organismen 498
22 Blütenbildung und Befruchtung 501
22.1 Autonome Induktion des Blütenmeristems - die oberste Ebene der Blühkontrollgene 501
22.2 Exogene Induktion der Blütenbildung - ebenfalls auf der obersten Ebene der Blühkontrollgene 503
22.2.1 Photoperiode und Kälte als exogene Auslöser 503
22.2.2 Kritische Tageslängen 504
22.2.3 Blätter als Receptororgane des Photoperiodismus 505
22.2.4 Blütenbildung und Gibberelline 506
22.2.5 Molekulare
Receptoren
beim Photoperiodismus 506
22.2.6 Photoperiodismus und
circadiane
Rhythmik 507
22.2.7 Photoperiodische Phänomene unabhängig von der Blütenbildung 508
22.2.8 Selektionsvorteil des Photoperiodismus 509
22.2.9 Therrnoperiodismus 509
22.2.10
Vernalisation
510
Inhaltsverzeichnis
22.3 Steuerung der Blütensymmetrie, der Blütenzahl und der Abgrenzung der Blütenorgankreise -
die 2. Ebene der Blühkontrollgene 511
22.4 Die Identität der Blütenorgane - die 3. Ebene der Blühkontrollgene 514
22.5 Befruchtung bei den Blütenpflanzen 516
22.5.1 Selbstinkompatibilität 516
23 Regulation von Altern und Tod 525
23.1 Seneszenz von Molekülen 525
23.2 Seneszenz von Zellen 526
23.2.1 Programmierter Zelltod während der Entwicklung der vielzelligen Pflanze 526
23.2.2 Programmierter Zelltod bei der Xylogenese 526
23.2.3 Programmierter Zelltod der Suspensorzellen während der Embryonalentwicklung 527
23.2.4 Programmierter Zelltod zur Bildung von Aerenchym 527
23.3 Seneszenz von Organen 528
23.3.1 Physiologische Steuerung der Organseneszenz 528
23.3.2 Anatomie des Blattfalles 528
23.3.3 Abbau der Piastiden und des Chlorophylls 528
23.3.4 Genaktivierung während der Seneszenz 529
23.3.5 Physiologie der Blattalterung 530
23.3.6 Wirkung von Außenfaktoren 531
23.3.7 Herbstfärbung 532
23.3.8 Alterung der Blütenblätter 532
23
A
Seneszenz von Organismen 533
24 Physiologie der Regeneration und Transplantation 535
24.1 Untersuchungen mit Organkulturen 535
24.2 Gewebekulturen und Zelldifferenzierung 536
24.3 Beweisführung für die Omnipotenz spezialisierter Pflanzenzellen 538
24.3.1 Regenerationsexperimente an Farnprothallien 538
24.3.2 Regenerationsexperimente an Begonienblättern 538
24.3.3 Regeneration in vitro aus isolierten Einzelzellen 538
24.3.4 Differenzierung und Regeneration 540
24.3.5 Bildung („Regeneration ) haploider Sporophyten aus Pollenkömern 540
24.3.6 Regeneration aus Protoplasten und Cybridisierung 542
24.4 Wundheilung 543
24.5 Regeneration ohne Kallusbildung 544
24.5.1 Bildung von Adventivwurzeln 544
24.5.2 Blütenbildung 545
24.6 Transplantation 545
24.6.1 Pfropfen 545
24.6.2 Chimären 546
24.6.3 Intrazelluläre Chimären 546
Inhaltsverzeichnis XVII
25 Aktive Bewegungen von Zellen, Organen und Organellen 549
25.1 Freie Ortsbewegungen 549
25.1.1 Phototaxis freilebender Algen 549
25.1.2 Chemotaxis von Geschlechtszellen 552
25.1.3 Feinstruktur und Funktion von Geißeln 552
25.2 Orientierungsbewegungen von Organen 553
25.2.1 Grundphänomene 553
25.2.2 Gravitropismus des C/zara-Rhizoids 553
25.2.3 Gravitropismus bei Keimwurzeln und Sprossorganen 555
25.2.4 Weitere tropische Reaktionen 562
25.2.5 Phototropismus bei höheren Pflanzen 562
25.2.6 Phototropismus des Farnsporenkeimlings 568
25.2.7 Phototropismus der Plzycomyces-Sporangiophore 570
25.2.8 Osmotische Bewegungen von Zellen und Organen 570
25.2.9 Rankbewegungen 573
25.3 Aktive intrazelluläre Bewegungen 575
25.3.1 Plasmaströmung 576
25.3.2 Chloroplastenbewegungen 576
26
Stress
und Stressresistenz 583
26.1 Grundlegende Begriffe 583
26.2 Mechanischer
Stress
584
26.3 Trockenstress 586
26.3.1 Konstitutive Trockenstressresistenz 586
26.3.2
Adaptative
Trockenstressresistenz bei Mesophyten 588
26.3.3 Abhärtung gegen Trockenstress 591
26.3.4 Salzstress 592
26.4
Temperaturstress
593
26
АЛ
Resistenz gegen Hitzestress 593
26.4.2 Hitzeschockproteine 595
26.4.3 Resistenz gegen Kältestress 596
26.4
A
Resistenz gegen
Froststress
598
26.5 Oxidativer
Stress
601
26.5.1 Warum ist O2 giftig? 601
26.5.2 Entgiftungsreaktionen für reaktive Sauerstoffformen 603
26.6 Licht-und UV-Stress 606
26.6.1 Photoinhibition der Photosynthese 606
26.6.2 Resistenz gegen UV-Schäden 607
26.7
Stress
durch ionisierende Strahlung 614
27 Interaktionen mit anderen Organismen 617
27.1 Symbiosen 617
27.1.1 Pflanzen und Pilze: Mykorrhiza 617
27.1.2 Pflanzen und Bakterien: Biologische ^-Fixierung in Wurzelknöllchen 621
XVIII Inhaltsverzeichnis
27.2
Pathogenese
627
27.2.1 Infektionsabwehr durch konstitutive Barrieren und ihre Überwindung 628
27.2.2 Induzierte Abwehr, hypersensitive Reaktion 629
27.2.3 Der oxidative
burst:
Abwehr und Alarmsignal der Pflanze 630
27.2
A
Schwächung der Wirtspflanze durch Phytotoxine 631
27.2.5 Pflanzliche
Antibiotica: Phytoalexine
und fungitoxische Proteine 632
27.2.6 Induzierte Resistenz durch Immunisierung 633
27.2.7 Abwehr von Viren/Viroiden: RNAi 634
27.3 Tumorbildung durch Agrobacterium tumefaciens 635
27.4 Interaktionen zwischen Pflanzen und Insekten 639
27.4.1 Symbiosen zwischen Pflanzen und
Carnivoren
639
27.4.2 Gallenbildung als pathologische Morphogenese 640
27.5 Interaktionen zwischen Pflanzen und Pflanzen 641
28 Ertragsbildung: Physiologie und Gentechnik 643
28.1 Grundlegende Gesichtspunkte 643
28.1.1 Zur Situation 643
28.1.2 Zur Terminologie 644
28.1.3 Ertrag und Energie 644
28.1.4 Zielsetzung der Ertragsphysiologie 644
28.1.5 Systemsynthese, Produktsynthese 645
28.1.6 Bildung von Speicherstoffen 646
28.1.7 Produktionsfaktoren 647
28.2 Ertragsgesetze 647
28.3 Praktische Optimierung von Produktionsverfahren 649
28.3.1 Versorgung mit Stickstoff 649
28.3.2 Dämpfung von
Antagonisten
der Ertragsbildung: Herbizide 652
28.3.3 Synthetische Wachstumsretardanzien 656
28.4 Verbesserung des Erbguts 656
28.4.1 Die Tradition 656
28.4.2 Klassische Züchtung 657
28.4.3 Gentechnik und Transformationsmethoden 660
28.4.4 Strategien zur Nutzung der gentechnischen Manipulation 664
28.5 Gentechnische Ansätze in der molekularen Pflanzenphysiologie 666
28.5.1 Grundsätzliche methodische Einschränkungen 666
28.5.2 Hemmung der Pollenreifung für die Hybridzüchtung 667
28.5.3 Manipulationen im Kohlenhydratmetabolismus 668
28.5.4. Manipulationen zur Synthese neuer Produkte 669
28.5.5 Transgene Ansätze zur Virusresistenz 670
28.5.6 Gezielte Beeinflussung von ökonomisch interessanten Merkmalen 671
28.5.7 Gentechnisch veränderte Nahrungsmittel 673
28.6 Ökologische Auswirkungen transgener Veränderungen bei Pflanzen 674
Anhang Physikalische Messgrößen, Maßeinheiten, Umrechnungsfaktoren, Konstanten 677
Index 681
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