Wurzel Flashcards
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Aerenchyma
Kortexstruktur
programmierter Zelltod die luftgefüllte Leerräume bildet durch Stängel oder Wurzel
helfen bei der Diffusion von Gasen
typisch für Pflanzen in überfluteten oder feuchten Gebieten
Endodermis
primäre Endodermis
sekundäre Endodermis
terziäre Endodermis
Hauptfunktionen der Wurzeln
Verankerung
Aufnahme von Wasser und Mineralien aus der Erde
Nährstoffspeicherung
manche Pflanzen sprießen aus Wurzel
Verankerung
Fixiert die Pflanze
–> hält Erde zusammen und verhindert so Errosion
muss nicht in Erde fixieren
Haustorium (modifizierte Wurzeln/Stängel) fixieren auf anderen Oberflächen oder Pflanzen
(parasitische Haustorium)
Zugwurzeln
spezialisierte Wurzeln, die direkt vom Stängel entspringen
-> kontrahieren wärend der Entwicklung und ziehen so den Spross in die Erde (->Schutz)
Kontraktion
- > parallel seitlich verdickte Zellwände
- > Zelle wird expandiert transversal
- > so kommt es zur “Verkürzung”
Aufnahme von Wasser und Mineralien aus der Erde
Pflanzen können ausmachen wo Nährstoffe im Boden vorhanden sind und bilden dort Seitenwurzeln aus
Experiment:
Speichung von Nährstoffen
z.B.
Stärke
Zucker
Wasser
manche Pflanzen sprießen aus Wurzel
nicht die primäre biologische Funktion von Pflanzen
klonale Reproduktion
möglich für die meisten Pflanzen besonders mit dicken Wurzeln
Wurzeltypen
Primärwurzel, Hauptwurzel
Sekundärwurzel, Seitenwurzel
Adventivwurzel
Primärwurzel, Hauptwurzel
kommt aus der Radicula
tendieren dazu gerade nach unten zu gehen
(->Pfahlwurzel)
Sekundärwurzel, Seitenwurzeln
wachsen von der Hauptwurzel
höhere Lateralwurzeln (teilt sich zwei oder mehrmals) tendiern dazu in mehrere Richtungen zu wachsen
(nicht nur nach unten)
->Wurzelsystem kann höhreres Erdvolumen abdecken
multizelluläre Strukturen
entstehen aus zellen der Perizykel
Adventivwurzel
wachsen aus den Stängelknoten
oft (aber nicht immer) überirdisch
mehr Stabilität
mehr Sauerstoff für Wurzelnwachstum im nasser Erde
Homorhizie
nur ein Wurzeltyp kommt vor
Allorhizie
mehr als nur ein Wurzeltyp kommt vor
Pfahlwurzel
dicke, gerade nach untern wachsende Hauptwurzel
können spezifische Speicherungsstrukturen entwickeln
Knollenwurzel
starkes Gewebe aus Sekundärwurzeln
Verdickung auch lokal in der Mitte einer
Sekundärwurzel
faserige Wurzel
gewöhnlich Sekundärwurzeln in gleicher Größe und Funktion (z.B. in Gräsern)
Stützwurzeln
Adventivwurzeln die den Stängel stabilisieren
Luftwurzeln
Wurzeln beginnend oberhalb der Erde (generell auch keinen Kontakt zur Erde)
Können meist Wasser und Nährstoffe aus der Luft entnehmen
Haustoria/Haftwurzel
modifiziere Stängel ode Wurzeln die sich an anderen Oberflächen oder an anderen Pflanzen anheften können
parasitische haftwurzeln entnehmen dem Wirt Wasser und Nährstoffe aus dem vascularen Gewebe
Brettwurzeln
assymetrisch geformte Adventivwurzeln
Funktion: Stütze
Wurzelknie
wachsen nach oben um in der Luft wieder nach unten zur Erde zu wachsen
Atemwurzel
von der Erde nach oben gerichtete Wurzel
primär um Sauerstoff aus der Luft aufzunehmen
Stütz- oder Stelzwurzel
Adventivwurzeln, die in die Erde gewachsen sind zur Stabilisation des Stängels
Epiphyten / Aufsitzpflanzen
nicht parasitäre (sub)tropische Pflanzen
leben in größen Höhen
Wurzeln weisen spezialiserte Strukturen auf zur Aufnahme von Wasser und Nährstoffen aus der Luft
(Wasser auch durch Regenwasser)
können Velamen in der Epidermis der Wurzel ausbilden
Velamen
mehrschichtige epidermale Struktur in der fast alle Zellen tot sind
Das Gewebe funktioniert als Schwamm (->Wasseraufnahme für die noch lebenden Zellen)
Exodermis
kontrolliert welche Stoffe in die Pflanze hineinkommen
liegt zwischen Velamen und Kortex
Pflanzen ohne Wurzel
Haben nie Wurzel oder werden mit der Entwicklung zurückgebildet
Nehmen Wasser ubd Nährstoffe per Luft durch die Blätter auf
Rhizom, Endspross
wurzelähnliche Strukturen aber modifizierte Stängel
!besitzen Knoten
Internodien sehr klein
wachsen knapp unter der Erde
erlauben schnelle Kolonalisierung
können knollenartige Strukturen ausbilden zur Speicherung von Nährstoffen
Rhizoids
Moosen
wurzelähnliche Strukturen
ähnliche Funktion aber andere Morphologie als Wurzeln
besitzen kein Leitgewebe oder Teilungsgewebe
Wurzel vs. Stängel
keine Knospen
unterschiedliche Organisation des Leitgewebens
Wuchsarten von Pflanzen
Pfahlwurzel Knollenwurzel faserige Wurzel Stützwurzel Luftwurzel
Arten der Mangovenwurzel
Brettwurzel
Wurzelknie
Atemwurzel
Stütz- oder Stelzwurzel
calyptra / Wurzelhaupe
- produziert Schleimstoff welches die Bewegung in die Erde wahrscheinlich erleichtert + schützt die Wurzelkappe vor dem Austrocknen
- Wurzelhaupenzellen kommen von der Spitze ab und werden in die Erde entlassen. Diese Zelle entlassen ihren Zellinhalt in die Erde (dies zieht Mikroorganismen an die gegen Pathogenbefall schützen)
- In der Calyptra befinden sich Columella (Informationen zur Wachstumsrichtung)
- schützt die Wurzelspitze und das Apikalmeristem/Scheitelmeristem
Wurzelhaarzone
- Zellstruktur zur Wurzeloberflächenvergrößerung ->höhere Aufnahme an Nährstoffen und Wasser)
- Wurzelhaare treten nur in der Differenzierungszone auf
- sterben nach wenigen Tagen ab wenn sich die Wurzel tiefer in die Erde bewegt
- wachsen von der Epidermis
Meristemzone
mitotische Zellteilung
Streckungszone/Determinationszone
Zellwachstum + Zelltypdetermination
Differentzierungszone
undifferenzierten Zellen werden zu spezialisierten Zellen umgebaut + Gewebeschichten differnzieren sich um ihre spezialisierten Funktionen auszufüllen
Gravitropismus
- Mechanismus der die Pflanze zum nach unten wachsen bringt
- Columella ( ein Satz von Zellen in der Calytra/Wurzelhaupe) besitzen Statolith (Stärkekörper)
Mechanismus:
- Stärkekörper liegen aufgrund der Schwerkraft immer auf der nach unten gerichteten Zellmembran
- Membran die von den Stärkekörpern berührt wird aktiviert PIN3 (transporter protein)
- dieses Protein entlässt Auxin von der Zelle)
- ->Assymetrischer Ausstrom Auxin führt zu Wachstumsrichtung primär nach unten
dicotyle Wurzel
-zentrales Xylembündel mit zwei, drei oder vier “Armen”
->Aktinostele
(di-,tri-,polyarch)
-zwischen Armen finden sich seperate Phloembündel
-zwischen Phloem und Xylem befindet sich das Prokambium
(wird später zum vasculären Kambium)
monocotyle Wurzeln
Xylem und Phloembündel wechseln sich ab in einer kreisförmigen Anordnung um das zentrale Mark (aus parenchymzellen)
monocotyle + dicotyle Wurzeln
Endodermis
->Grenze zwischen zentraler Steele und äußerem Kortex
Perizykel
- > Einlagige Zellschicht an der Innenseite der Endodermis
- > Seitenwurzel stammen daraus
Epidermis
->äußerste Zellschicht des jungen Wurzelkortex mit eventuellen Wurzelhaaren
Rhizodermis
->Epidermis der Wurzel
Endodermis
Casparischer Streifen
- > Apoplast um die Endodermalen Zellen dient als Barriere für den Wasser- und Lösungentransport
- > zwingt Stoffe dazu über den symplastischen Weg in die Pflanze weiter einzuströmen
- > Kontrolle über was aufgenommen wird
Typen der Endodermis
primäre Endodermis
->Casparischer Strefen um die Zellen der Endodermis aus Suberin und Lignin
sekundäre Endodermis
- > Zellen die zunehmend suberinisiert sind
- > Transport von Wasser und Lösungen durch Durchlasszellen (Zellen die nicht suberinisiert sind)
- > typisch für Gymnospermae
terzeriäre Endodermis
- > drei dicke Wände aus Cellulose mit isolierten Passagen zwichen den Zellen
- > typisch für monocote Spezien
Zone der Zellteilung/
Meristemzone
(Längen- oder Streckungswachstum)
- an der Spitze der Wurzel: undifferenzierte meristermatische Zellen Teilen sich von neuen Zellen
- > Meristemzone
Wurzelapikalmeristem ->Promeristerm produziert neue Zellen -Protoderm (->Epidermale Zellen) -Grundmeristerm (->Kortex) -Procambium (->Zellen innerhalb der Stele)
-Wachstum beschützt von der Wurzelhaube
Zone der Zellelongation/
Determinierungszone und Streckungszone
(Längen- oder Streckungswachstum)
- Länge der Zellen kann sich in wenigen Stunden vervierfachen
- Zone ist nur einige Milimeter lang
- Nach dieser Zonen Wachsen die Zellen nicht mehr längs
- Im Übergang zur Differenzierungszone differenzieren sich bereits zuerst die Epidermis und dann Phloem (vorallem Siebzellen entwickeln sich schon!, wichtig weil Phloem versorgt die Zellen mit Energie, chemischen Baublöcken und Wasser) und Xylem
Differenzierungszone
Längen- oder Streckungswachstum
- Zellen differenzieren sich in ihren anatomischen und morphologischen Charakteristika
- epidermale Zelle formen Wurzelhaare
- dannach entwickelt sich das Xylem völlständig
- Perizykel differenziert (wichtig für Sekundärwurzeln)
ruhendes Zentrum
zwei Zellen die sich nicht teilen umringt von Initialzellen (von dennen gehen neue Zellen aus)
->Das Schicksal einer Zelle wird bestimmt von welcher Initialzelle sie abstammt
ruhenden Zellen: geben Signale an die Initialzellen ab zur Teilung
Pteridophytes
nur eine apikale Initialzelle
Angiospermae
geschlossen RAM
-Jeder Zelltyp hat seine eigene Initialzelle
Sekundäres Wachstum/
Dickenwachstum
Voraussetztung: Procambium zwischen Xylem und Phloem
-Zellteilung des Kambiums erzeugt Xylem nach innen und Phloem nach außen
- Kortex und Epidermis werden mit der Zeit gesprengt
- Perizykel/Perikambium umschließt die ganze Wurzel und etwickelt sich zu meristematischen Gewebe
- > produziert parenchymatische Zellen: Periderm
- Periderm entwickelt mehrere Zellschichten
- äußerste Schicht differenzeirt sich zu
- > Phellloderm
- ->produziert Korkzellen
Rhizospäre
Erdbereich direkt um die Wurzel
- > stark beeinflusst von verschiedensten Sekreten von organischen Material (z.B. Zucker, sekundäre Metabolite etc.)
- > Nährstöffe um die Wurzel ziehen viele Mikroorganismen an (gut/schlecht)
wo leben diese Mikroorganismen?
Ectorhizophäre ->nahe an der Wurzel Rhizoplane ->auf der Oberfläche der Wurzel Endorhizophäre ->in apoplastischen Zwischenräumen (in der Wurzel drin)
PGPRs
Plant Growth Promoting Rhizobacteria
Erdbakterien, die sich an Wurzeln ausbreiten und das Pflanzenwachstum erhöhen
via
-Unterdrückung von Krankheiten (Besetzung der Nische/kämpft gegen Pathogene)
-Fixierung von Stickstoff/anderen Nährstoffen
-Produktion von Pflanzenhormonen (z.B. Wachstumshormonen)
->Einsatz in der Landwirtschaft
Würzelknöllchen
durch symbiontische, Stickstoff fixierende Knöllchenbakterien (z.B. Rhizobium)
hervorgerufene knollige Schwellungen an den Wurzeln von Leguminosen und anderen Pflanzen
-Bildung-
Die Knöllchenbildung läuft in mehreren Stadien ab
1.
genetisch manifestierte Erkennung des Symbiosepartners und die Anheftung des Bakteriums an die Haarwurzeln.
Durch Bildung eines Invasionsschlauches dringt das Bakterium in die Haarwurzel ein und wandert über diesen Schlauch zur Hauptwurzel.
2
Innerhalb der Pflanzenzellen bilden sich anschließend die Bacteroide, deformierte Bakterienzellen, die die Fähigkeit zur Stickstoff-Fixierung besitzen.
3.
Durch weitere Zellteilung sowohl der Pflanzen- als auch der Bakterienzellen erfolgt die Bildung des reifen Wurzelknöllchens
->Phloem und Xylem bilden eine Sauerstoffbarriere
->Bakterien bleiben umschlossen von der Peribakteroidmembran
Gesamte Struktur
->Symbiosomen
- Stickstoffbindung-
- bakteriale Enzym Nitrogenase bindet molekulares Stickstoff (N2) aus der Luft un wandelt dies mithilfe pflanzlicher Energie und Protonen zu NH3 und H2 um
- NH3 (Ammonium) wird umgewandelt zu Glutamin (Aminosäure) und wird zum Rest der Pflanze exportiert
-Besonderheit-
Stickstoffbindende Ko-Faktor des Enzyms reagiert sehr sensibel auf Sauerstoff (zerstört irreversibel)
deshalb -> Umgebung muss sehr Sauerstoffarm sein
deshalb
->Pflanze produziert viel Leghomoglobin um den Sauerstoff zu binden
->hohe Gehalt an Leghomoglobin färbt Knöllchen rot
Mykorrhiza
Symbiose zwischen Pflanze und Pilz (Pflanze wird von Pilz infiziert)
1) Pilz dringt in Wurzelzellen ein und formt arbuscular haustoria (endomycorrhiza)
2) Pilz umhüllt die Wurzel komplett mit engen Netz und wächst nur in die Fläche zwischen den Wurzelzellen
(ectomyccorhiza)
Pilz bildet weites Hyphennetzwerk in der Erde
Pilz-> Abgabe von Mineralien (Nährstoffe) z.B. Phosphate an Pflanzen
Pflanze->Abgabe von organischen Nährstoffen z.B. Stickstoff
!Fungales Hyphennetztwerk größere Oberfläche
!Fungale Hyphen bilden engeren Kontakt zu Erdpatikeln aus
!Fungale Hyphen können Nährstoffe um die Wurzeln speichern
