Zusammenfassung Flashcards
Was ist Entwicklung?
Steuerung über koordiniertes, räumliches und zeitliches Muster differentieller Genaktivitäten
Differenzierung
Spezialisierung von Form- und Funktion der Organellen, Zellen, Gewebe + Organe
Morphogenese
Gestaltbildung, Ausbildung der Körperorganisation und –symmetrie
Wachstum
quantitative Zunahme, Zellvermehrung und –vergrößerung
Besonderheiten der pflanzlichen Entwicklung
- Pflanzen immobil, photoautotoph, besitzen keine Keimbahn und bilden Meristeme
- Besitzen Generationswechsel: Sporophyt -> Gametophyt
- Gestalt flexibel
- Besitzen Zellwand
- Drei Genome: Nucleom – Chondriom – Plastom
Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana)
- Kleine Pflanze mit großer Anzahl an Nachkommen pro Pflanze (kurzer Ge-nerationszyklus)
- Selbstbestäubung
- Dikotyl (zweikeimblättrig) und diploid (2n = 10 Chromosomen)
- Genomgröße: 125 Mb
- ca. 25.500 Gene
- Genomsequenz 2000
Chlamydomonas reinhardtii (Grün-Alge)
- Einzellige Grün-Alge
- Genomgröße: 111 Mb
- 17 Chromosomen
- Ca. 14.500 Proteine
- Modellsystem für Photosynthese, Flagellen-Funktion und „Bioremediation“
Volvox carteri (Kugelalge)
- Einfachster Vielzeller
- Modell für Differenzierungsprozesse
- Rel. Kleines Genom (120 Mb)
- Ca. 14.500 Proteine
- 48 h Regenerationszeit
- Transformierbar, homologe Rekombination
Physomitrella patens (Moos)
- Modell für Entwicklungsprozesse
- „Drosophila“ der Pflanze
- n = 27 Chromosomen
- Genom ca. 48 Mb
- Ca. 32.000 Gene
- Gut regenerierbar, transformierbar, homologe Rekombination
Reis (Oryza sativa)
- Nach Mais 2.wichtigste Kulturpflanze
- 2n = 24 Chromosomen
- Rel. Kleines Genom (440 Mb)
- Ca. 50.000 Gene
- Monokotyle (einkeimblättrige) Pflanze
- Vgl. Mensch: ca. 3,3 GB; 2n = 46 Chromosomen; ca. 23.000 Gene
Weizen (Triticum aestivum)
- Hexaploid
- Genomgröße: 17Gb
- 124.000 Gene
Pflanzliche Entwicklung
Prozess der Selbstorganisation von Zellen
- Genetisch und epigenetisch gesteuert
- Von Umwelt beeinflusst
- >
Zeitliche & räumliche Koordination von differentiellen Genaktivitäten
Visualisierung der Transkription
- mRNA Menge: Northern Blot, quantitative PCR, Micro Arrays/RNA-Seq, in Hybridisierung
- Promotor-Aktivität (transkriptionelle Fusion)
- Protein-Menge/Lokalisation: Western Blot, Immuno-Lokalisation
- Protein-Aktivität (translationale Fusion)
Embryogenese
aus einer Zelle (Zygote) -> Embryo mit basaler Körperorganisation
Postembryonale (vegetative) Entwicklung
Mitose, erbgleiche Nachkommen (Klone); Entwicklung/Wachstum aus Meristemen (Spross, Wurzel)
Generative Entwicklung und Fortpflanzung
Verschmelzung der Gameten meist verschiedener Individuen; Meiose, Rekombina-tion, erbungleiche Nachkommen
Morphogenese (Embryogenese)
zelluläre Vorgänge führen zur Ausformung der Gestalt (gerichtete Zellteilung und –streckung, räumlich unterschiedliche Mitoseraten)
Musterbildung (Embryogenese)
Vorgang, der durch funktionelle räumliche Anordnung verschiedener Gewebe und Organe entsteht, Achsendefinition
Zygote, 2-cell, Globular embryo, Heart embryo
Organexpansion, Reifung & Vorbereitung auf Ruhestadium (Dormanz): early-torpedo embryo, mid-torpedo embryo, late torpedo mature embryo
- Start mit asymmetrischer Teilung der Zygote (ca. 10h nach Befruchtung)
-> Apikalzelle (Embryo Proper) generiert fast gesamten Embryo
-> Basalzelle generiert Wurzelmeristem und extraembryonalen Suspensor
Oktant-Stadium des „Embryo proper“
- „Embryo proper“:
apikale Domäne: Keimblätter + Sprossmeristem
basale Domäne: Hypokotyl + Wurzel - Hypophyse: Bildung aus oberster Zelle Suspensor - später „ruhendes Zentrum“, Columellazellen mit assoziierten Stammzellen
- Suspensor: filamentöse Struktur Kontakt zum Muttergewebe, Versor-gung des wachsenenden Embryos mit Nährstoffen
Früh-globuläres 32 Zell-Stadium
- Perikline (=tangentiale) Teilungen im 8-Zell-Stadium:
- Bildung von Protoderm (außen) + zentraler Zone (innen, Vorstufe Grund-meristem und Prokambiums)
- Weitere radiale und perikline Teilungen im 16-Zell-Stadium
Spät-globuläres Stadium (>64 Zellen)
- Weitere räuml. Etablierung Protoderm (a), Grundmeristem (b) und Pro-kambium (c) als Vorläufer Epidermis (a), Grundgewebe (b) und Leitgewebe (c)
- Lsc = lens-shaped cell -> entwickelt sich zum Ruhezentrum
Herz-Stadium (ca.250 Zellen)
- Embryo bilateralsymmetrisch und radiales Muster
- Keimblätter (-> Speicherorgane) + Hypokotyl werden sichtbar
- Wurzel- und Sprossmeristem differenziert sich
Austausch von Positionsinfos zwischen Pflanzenzellen
- Langstreckentransport
- Plasmodesmata
- Sekretion in Apoplast
- Aufnahme in Nachbarzelle oder Perzeption (Wahrnehmung von Sinneseindrücken) über Membranrezeptoren in Nachbarzelle
gnom
- keine asymmetrische Zygotenteilung -> symmetrisch
- Regulator Vesikeltransport für Auxin-Transportproteine
- Gnom sorgt für polare PIN1-Lokalisation
- Kein Auxingradient in gnom
- > BFA (Brefeldin A) simuliert gnom-Phänotyp (Auxin-Gradient bei BFA ebenfalls gestört, hemmt Vesikeltransport und damit polare Lokalisation von PIN1, hemmt gnom-abhängigen Vesikeltransport und damit polare Lokalisation von PIN1)
bodenlos
- falsche Zellteilungsebenen
- Transkriptioneller Repressor
monopteros
- transkriptioneller Aktivator
Mutanten mit gestörter Radialsymmetrie
keule, knolle, hobbit, scarecrow, short roots
Mutanten mit gestörter apikal-basal Achse
monopteros, fackel, gurke, gnom, bodenlos
