Photomorphogenese Flashcards
Bei welche Pflanzen findet Photomorphogenese statt?
- Niedere Pflanzen (Gymnospermen): kein großer Unterschied in der Entwicklung im Licht und im Dunkeln
- Angiospermen: umfangreiche Veränderung in der Morphologie Chloroplasten → - entwicklung und Chlorophyllbiosynthese nur im Licht → Licht als Signal für die Entwicklungprozesse
Skotomorphogenese und Photomorphogenese?
• Photomorphogenese = lichtinduziertes Wachstum und Differenzierung
◦ Es werden Photonen gewisser Wellenlänge als Signal wahrgenommen, die eine Signaltransduktionskette in der Zelle für die Aktivierung bestimmter Gene auslösen.
• Skotomorphogenese (= Etiolement) = charakteristische Entwicklung unter Lichtabschluss
Welche 2 Arten von Pigmenten gibt es in Pflanzen?
• (1) Massenpigmente:
◦ z.B. Chlorophylle & Carotinoide ◦ Absorption und Übertragung von Energie für Photosynthese = Lichtsammelfunktion
◦ Herstellung der optischen Kommunikation zwischen Pflanze und Tier = Signalfunktion, Farbstoffe in Blüte, Frucht + Samen
◦ Absorption unerwünschter Strahlung = Lichtfilter- und Schutzfunktion
• (2) Sensorpigmente:
◦ z.B. Phytochrom, Phototropin
◦ Optimierung der pflanzlichen Entwicklung und Reproduktion
◦ Optimale Modulation des pflanzlichen Verhaltens: Phototropismus, intrazelluläre Bewegungen
Wichtige nicht-photosynthetische Lichtwirkungen auf Pflanzen?
◦ 1. Photomorphogenese (Lichtfluss, Lichtfarbe)
◦ 2. Tageslänge, Photoperiodik, Tag/Nacht-Rhythmus
◦ 3. Wellenlänge (Schattenvermeidungsreaktion/Blaulicht und Rotlicht)
◦ 4. Phototropismus (Lichtrichtung) 154
◦ 5. Lichtintensität
Wichtige Sensorpigmente?
• Blaulichtrezeptoren (UV-A und Blaulicht, 340-520 nm)
→ Phototropin und Cryptochrom
• Phytochrom (Rot- und Dunkelrotlicht, 660 bzw. 730 nm)
Was ist Phytochrom?
- Protein mit einem Chromophor, dem Phytochromobilin
- absorbiert langwelliges Licht → messen das Verhältnis von hellrotem zu dunkelrotem Licht
- am besten erforschten Formen sind Phytochrom A (PhyA) und Phytochrom B (PhyB)
- existieren als Dimere
- Absorptionsmaximum von Pr liegt in vitro bei 665 nm, also im Hellrot (HR), das von Pfr bei 730 nm, also im Dunkelrot (DR)
Photobiologische Eigenschaften Phytocrom
◦ wird rotes Licht absorbiert, wechselt Phytochrom von PR zur PFR
◦ PFR-Form absorbiert dunkelrotes Licht und wechselt zur PR-Form zurück
◦ PFR kehrt auch auf lichtunabhängige Weise zu PR zurück (Dunkelreversion)
Beispiele für PFR-ausgelöste Reaktionen?
◦ Samenkeimung
◦ Hemmung der Sprossverlängerung
◦ Chlorophyllanreicherung
◦ Blühinduktion
◦ Erweiterung der Kotyledonen
◦ Blattbewegung
Phytochromregulierte Plastidendifferenzierung?
◦ Induktion des Photosyntheseapparats für die Nutzbarmachung des Lichts zur Erzeugung von Stoffwechselenergie
◦ in ergrünungsfähigen Organen der Pflanze, vor allem in den Blättern, treten zwei spezifisch differenzierte Plastidenformen auf: die Etioplasten im Dunkeln und die Chloroplasten im Licht
▪ Etioplasten können sich bei Belichtung rasch in Chloroplasten umwandeln
Was sind Schattenvermeidungsreaktion?
viele Pflanzen reagieren damit, wenn sich benachbarte Pflanzen während der Wachstumsphase gegenseitig beschatten ◦ hängt vom DR-Anteil des Lichts ab
◦ Blätter der Beschatter absorbieren stark HR durch Chlorophyll & transmittieren oder reflektieren DR
◦ ein hoher DR-Anteil des auf die Pflanze fallenden Lichts ist ein zuverlässiger Indikator für benachbarte Konkurrenten um Licht
◦ Pflanze reagiert auf die Verminderung des HR/ DR-Verhältnisses im Tageslicht → verstärktes Wachstum der Sprossachse mit dem Ziel, ihren Blättern eine günstigere Position im Licht zu verschaffen
◦ Gleichzeitig wird das Flächenwachstum der Blätter reduziert und die Verzweigung gehemmt
Was ist Photoperiodik?
◦ Die Pflanze regelt ihre Empfindlichkeit für Licht durch die Produktion von Phytochromen und Cryptochromen, verstärkt am Morgen.
◦ Phytochrom misst auch die Tageslänge und stellt auch die biologische Uhr immer wieder präzise ein
◦ die endogene biologische Uhr hält zwar nur annähernd eine Zeitspanne von ca. 24 Std. ein
kontrolliert durch circadian-oszillierende Rhythmen von zellulären Aktivitäten (z.B. Blattbewegung, Öffnen und Schliessen der Blüten,.…)
◦ Circardiane Rhythmen: 1) laufen auch unter konstanten Außenbedingungen weiter; 2) unter konstanten Umweltbedingungen beträgt die Periodenlänge weiterlaufender (freilaufender) Rhythmik i.d.R. nicht genau 24h; 3) laufen temperaturkompensiert ab
Was ist Photoperiodismus?
= Blühinduktion durch Bestimmung der relativen Länge von Tag und Nacht
▪ ermöglicht synchronisierte Entwicklung/Reproduktion im Verlauf der Wachstumsperiode
▪ präzisen Wechsel vom vegetativen Sprossmeristem zum Blütenmeristem
▪ Dunkel- bzw. Nachtphase ist hierbei entscheidend
Kurztagpflanzen (KTP), Langtagpflanzen (LTP) und tagneutrale Pflanzen?
◦ Kurztagpflanzen: blühen bei täglicher Beleuchtungsdauer von ≤12 h Störlicht in einer Dunkelphase → bewirkt LT-Bedingung
◦ Langtagpflanzen: blühen bei ca. 16 h täglicher Beleuchtung (8 h Dunkelheit) bei kurzer Unterbre → - chung einer KT-Periode wird in Pflanze LT-Bedingungen simuliert
◦ → kritische Tageslängen beider Typen können überlappen ◦ tagneutrale Pflanzen: die Beleuchtungsdauer hat keinen Einfluss auf die Blütenbildung
Zelluläre Antworten auf Blaulicht?
• 2 verschiedene Blaulicht-Photorezeptoren: Cryptochrom und Phototropin
Blaulichtwirkung, die zur Sprosskrümmung führt?
◦ 1. Die Spitze ist der Ort der Lichtwahrnehmung und der Auxinproduktion
◦ 2. Blaulichtinduzierte Auxinproduktion
◦ 3. Seitlich diffundiertes Auxin in der Sproßspitze bzw. Umverteilung des Auxins infolge der einseitigen Lichtquelle ◦ 4. Basipetaler Auxintransport
◦ 5. Zellverlängerung stimuliert in Abhängigkeit zur Auxinmenge
◦ 6. Sprosskrümmung
