Entwicklungsbiologie Flashcards
Tiere vs. PFlanze Embryo?
in Tieren sind alle wesentlichen Organe bereits angelegt, während in Pflanzen nur ganz
wesentliche Organe und Regionen bereits angelegt werden
- diese Tatsache ist der Grund, warum Pflanzen standortgebunden leben können, sie können
ihre Organentwicklung explizit an die vorherrschenden Bedingungen anpassen
- Chance and necessity: unvorhersehbare Standortbedingungen und unterschiedliche
Anpassungs- und Reproduktionsmöglichkeit, gesteuert durch natürliche Selektion
Waddingtons epigenetische Landschaft?
auf höchsten Punkt des Plateaus ist die befruchtete Eizelle, die Zygote → Ball folgt vorhandenen Entwicklungspfaden (Kanalisierung)
- Wegen der Talwände zwischen den einzelnen Pfaden kann der Verlauf nicht ohne weiteres geändert werden (Pufferung).
- Jedoch kann eine Induktion von außen stark genug sein, um eine Talwand in der epigenetischen Landschaft zu überwinden die Entwicklung wird anders kanalisiert → • Ist der Pfad einmal in einem Tal kanalisiert, ändert sich trotz anhaltender genetischer Mutationen nichts mehr am phänotypischen Output.
Meristeme?
- Spross- und Wurzelspitzen, Achselknospen und vaskulären System (Cambium) enthalten undifferenzierte ‘Stammzellen’, die in der erwachsenen Pflanze neues Gewebe hervorbringen
- Quelle für neue Organe und Wachstum während der postembryonalen Entwicklung
- enthalten eine Population von undifferenzierten, sich selbst erneuernden ‘Stammzellen’
- Stammzellen finden sich im Zentrum des Meristems (gelber Kreis bzw. rote Punkte)
- Sprossapikalmersitem kann Blätter oder Blüten hervorbringen
Blattprimodien? 3 primäre Meristeme?
- Blattanlagen um das Meristem
- Procambium, Protoderm & Grundmeristem
Apikales Sprossmeristem Gewebezonen?
• Einteilung in Gewebezonen:
◦ Zentralzone (rot): undifferenzierte Stammzellen, langsam teilend, letztendlich das Ausgangsmaterial für Organbildung
◦ periphäre Zone (blau): Vermehrungs- & Differenzierungszone der seitlichen Organe, dort Initiation der Blattprimordien, Zellen teilen sich schnell
◦ Rippenmeristemzone (rib zone, gelb): Vermehrungs- & Differenzierungszone des Sprosses, Erzeugung & Differenzierung des zentralen Sprossgewebes
◦ Organising Center: unterhalb der Stammzellen der zentralen Zone
• vegetatives Apikalmeristem nach Blühinduktion zu Infloreszenzmeristem → primäre Infloreszenz
Meristem Regulationsgene WUS und STM?CLV?
- wuschel (wus) Mutante: zu wenig Stammzellen vorhanden SAM stellen oft ihre Aktivität ein schmaleres → → Meristeme, daraus folgen kleine Pflanzen & weniger Organe (z.B. an der Blüte)
- shootmeristemless (stm) Mutante: besitzt kein apikales Sprossmeristem → beides Funktionsverlustmutanten → Gene, die defekt sind, codieren für Homöo-Box-Transkriptionsfaktoren
clavata (clv) Mutante: haben vergrößertes Meristem mehr Stammzellen mehr Organe (z.B. in der Blü → → - te) gebildet
WUS-CLV System?
- regulatorische Gene für Einrichtung & Bewahrung des Sprossmeristems & Erhalt der Stammzellen
- WUS = Wuschel (stem cell promoting factor), CLV3 = Clavata 3 (Peptid), CLV1 = Clavata 1 (Rezeptor)
- Kontrolle des Erhalts der Stammzellen im vegetativen & Blütenmeristem durch Feedback-Kontrolle →
- WUS (im organisierenden Zentrum gebildet) stimuliert Expression von CLV3
- viele Stammzellen fördern WUS-Synthese
- CLV1 & CLV3 bestimmen Anzahl der Stammzellen
- viel CLV3-Bildung unterdrückt die WUS-Expression
- WUS ist wiederum für Erhalt der Stammzellen nötig Gehalt → niedrig Stimulation der CLV3-Bildung minimiert weniger → → Hemmung der WUS-Synthese Förderung der WUS-Synthese →
- STM (shoot meristemless) ebenso für Ausbildung & Erhalt des Sprossmeristems notwendig
Regulatorischer Feedbackloop? Wus-Clv?
- bestimmt die Größe des Meristems
- 1) Eine Erhöhung der Zahl der Stammzellen fördert die Transkription von CLV3.
- 2) CLV3, ein kleines Peptid, bindet an CLV1 und unterdrückt die Expression von WUS. WUS ist für die Aufrechterhaltung der Stammzellanzahl erforderlich.
- 3) Wenn die Anzahl der Stammzellen abnimmt, sinkt der Gehalt an CLV3 und ermöglicht die Expression von WUS, was zu einer Erhöhung der Stammzellanzahl führt.
Entwicklung der Wurzel?
Alle Gewebe der Wurzel leiten sich von einigen wenigen Initialzellen des apikalen Wurzelmeristems (RAM) ab.
• Wurzelhaubenmeristem mit den Initialzellen nahe der Wurzelspitze
. • Lateralmeristem für die Ausbildung der Seitenwurzeln
◦ Auxin induzierte Meristembildung vom Perizykel aus lateral → root primordium
Wann entseht basalapikale Polarität?
- Teilung erzeugt eine apikal-basale Polarität: ◦ durch eine inäquale Zellteilung werden Faktoren ungleichmäßig auf Tochterzellen weitergegeben
◦ Achsenbildung: axialer Aufbau des Embryos wird bei erster Zellteilung festgelegt
◦ apikale Zelle = Embryo
◦ basale Zelle = eine Folge von Zellteilungen erzeugt Suspensor verankert Embryo in Samenanlage →
◦ nur Hypophyse (rot), die am apikalen Ende des Suspensors liegt, trägt zur Embryoentwicklung bei → Bildung des Wurzelmeristems initiiert
Morphogen?
◦ 1) Ein Morphogen bildet einen Konzentrationsgradienten und wirkt in einem definierten Feld von Zellen, die für seine Wirkung empfindlich sind, dem morphogenetischen Feld.
◦ 2) Es wirkt direkt auf einzelne Zellen.
◦ 3) Es reguliert direkt die Genexpression in einer konzentrationsabhängigen Weise, wodurch ein Muster von Zellidentitäten spezifiziert wird. Etablierung von Mustern von Zellidentitäten
Bildung des Speichergewebes im Samen?
- Samen enthalten einen Embryo und einen Nahrungsvorrat, die von einem harten Mantel umgeben sind.
- Speichergewebe: in Keimblättern oder Endosperm
◦ Stärke, Lipide und Proteine, die während der Embryogenese produziert werden 138
◦ Sporophyten transferieren ihre Naehrstoffe durch den Suspensor • In Bohnen (oder auch Erbsen) wurden die Nährstoffe im Endosperm von den Keimblättern aufgenommen und gespeichert diese versorgen den Embryo während der Reifung →
• Beim Mais ist das Endosperm intakt.
Doppelte Befruchtung?
- Endosperm und Embryo entwickeln sich parallel
- Pollenkorn trägt zwei Samenkerne, von denen einer mit der Eizelle verschmilzt
- A) Pollen keimt & ein Pollenschlauch wächst durch den Griffel in den Übertragungsweg weiter in die Scheidewand des Gynoeceums aus dem er austritt → und zur Mikropyle geleitet wird
- B) Wenn der Pollenschlauch in der Mikropyle ankommt, beginnt eine der Synergiden (SC) zu degenerieren.
- C) Während der Aufnahme des Pollenschlauchs dringt der Pollenschlauch in das degenerierende Synergid ein, wo er reißt und die Spermien freisetzt, um die Eizelle (EC) und die zentrale Zelle (CC) [2n, entstanden aus 2 haploiden Zellen] zu befruchten.
- Das zweite Spermium verschmilzt mit der zentralen Zelle des weiblichen Gametophyten zu einem primären Endosperm-Kern.
- Triploides Endosperm repliziert ohne Zellteilung (Karyokinese) → Syncytium • spätere Zellbildung des Endosperms
Meristeme – vegetativ vs. reproduktiv?
- vegetative Meristem bildet Laubblätter
- Infloreszenzmeristem bildet in seinen Flanken Blütenprimordien → sind größer
- Infloreszenzmeristem hat die gleichen Gewebezonen & -schichten wie das vegetative Meristem
- Der Übergang von der vegetativen zur reproduktiven Entwicklung ist durch eine Zunahme der Häufigkeit von Zellteilungen innerhalb der zentralen Zone des apikalen Meristems des Sprosses gekennzeichnet.
- Pflanzen entwickeln verschiedene Organe durch die Änderung von zellulären Genexpressionsprogrammen
Regulation des Blühzeitpunkts-> 2 Wege?
zwei repressive Wege: Vernalisation (exogener Faktor) und autonomer Weg (Pflanzenalter, endogene Prozesse)
• zwei aktivierende Wege: Photoperiodismus & Ernährungsstatus
