Prof. Dr. Kay SchneitzRaum 119, E’Biologie Pflanzen, WZW
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Entwicklungsgenetik der Pflanzen II
• Vorlesung - 2 Semester
• Praktika/Forschung: genetische, molekulare und zellbiologische Techniken
• Praktikum (10 CP)
• 3-wöchig, 11.-27. Oktober 2011 (max 10 Pers.)
• Forschungs-Praktikum (10 CP, 4 Wochen, Ferien WS/SS --> BSc/MSc-Arbeit)
• BSc/MSc-Arbeiten (Biochemie, Biologie, MolBioTech)
• Doktorarbeiten
Angebote EGen Pflanzen
• Smith, A.M., Coupland, G., Dolan, L., Harberd, N., Jones, J., Martin, C., Sablowski, R., Amey, A. (2010) "Plant Biology", Garland Science, UK
• Leyser, O., Day, S. (2003) “Mechanisms in Plant Development” Blackwell Publishing, Oxford, UK
• Westhoff, P., Jeske, H., Jürgens, G., Koppstech, K., Link, G. (1996) “Molekulare Entwicklungsbiologie. Vom Gen zur Pflanze”, Stuttgart, Georg Thieme Verlag
• Coen, E., (1999) “The Art of Genes” Oxford University Press
Lehrbücher
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• Noten
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Mol. Entwicklungsgenetik der Pflanzen II - InhalteMol. Entwicklungsgenetik der Pflanzen II - InhalteMol. Entwicklungsgenetik der Pflanzen II - Inhalte1 Photomorphogenese 05. 05. 11 KS2 Skotomorphogenese 12. 05. 11 KS3 Blühinduktion 19. 05. 11 KS4 Meristemidentität 26. 05. 11 KS5 Blütenorganidentität 09. 06. 11 KS6 Blütenorganogenese 16. 06. 11 KS7 Gametophyt/Apomixis 30. 06. 11 KS8 Befruchtung/SI 07. 07. 11 KS9 Parentale Kontrolle Samenentwicklung 14. 07. 11 KS
Prüfungsanmeldung• TUMonline zwingend!!!
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• Prüfungs-ID: WZ0350 / Mol. E’Genetik der Pflanzen II
• Wenn angemeldet --> Rückzug nur mit Attest (Prüfungsamt), ansonsten --> nicht angetreten und eine 5.0 !!
• Photomorphogenese
• Lichtrezeptoren
• Signaltransduktion durch Lichtrezeptoren
• Skotomorphogenese
• zirkadianer Rythmus
Photomorphogenese
• Phototropismen
• direktionelles Verhalten induziert durch gerichteten Lichteinfall
• Photomorphogenese
• Entwicklung
• Weitere Prozesse:
• Blühinduktion, Samenkeimung, Stomatabewegungen etc etc etc
Arten der Lichtantworten
• Aktionsspektren (Wirkungsspektren)
• Intensität (Photonfluss)
• Fluency Response (Anzahl Photonen pro Fläche)
• VLFR: very low fluency (0.1-100 nmol/m2)
• LFR: low fluency (1-1000 μmol/m2)
• HIR: high irradiance (kontin. Exp. > 1000 μmol/m2)
Weitere Parameter des Lichtes
• Photorezeptoren
• UV-B, UV-A, Blau, Rot (Hellrot (R)/Dunkelrot (FR))
Welches Licht kann eine Pflanze erkennen?
395 490 540 590 650 750
UV-
B
UV-
A
IR
NPH1/PHOT
Cryptochrome
Phytochrome
ChlorophylleUVR8
Die Pflanzenentwicklung hängt vom Licht ab
hy
colp
hy
coah
Etioliertlanges HypokotylApikalhakengeschlossene Kotyledonen“weisse” Farbe
De-etioliertkurzes Hypokotylkein Apikalhaken
offene Kotyledonengrüne Farbe
erste Blattprimordien sichtbar
Skotomorphogenese Photomorphogenese
• Hypokotylelongation
• Oeffnen des Apikalhakens
• Kotyledonenexpansion
• Initiation Blattentwicklung
• Plastidenentwicklung
• Photosynthese
• Zellteilung/Expansion
• Regulation Genexpression
• Regulation Proteinstabilität
• Subzelluläre Lokalisierung
Photomorphogenese (PM)
Hypokotyl
Kotyledone
Mutanten mit Defekten in der Lichtantwort
phycry
detcopfus
Licht Dunkel
WT
Defekte in derLichtperzeption
Defekte in der negativenKontrolle der Lichtantwort
Phototropismus: Keimlinge richten sich aus
Zeitlupe:10 min Intervalle/18 h
Zeitlupe:10 min Intervalle/5 h
Tropismus, Auxin und differentielles Wachstum
• Asymmetrische Verteilung von Auxin im Organ
• Differentielles Wachstum Licht/Schattenseite
• Flavoprotein mit Homologie zu bakteriellen Photolyasen (DNA repair)
• Grösse: 496-867 aa
• Zwei Chromophore
• Pterin oder Deazaflavin
• FAD (Katalyse)
Struktur der Cryptochrome
• De-etiolation
• Unterschiede CRY1/CRY2
• Blühinduktion
• zirkadiane Rythmik
Biologische Funktionen von CRY in Ath
PHOT1/2 vs CRY1/2
• PHOT1/2
• PM-Lokalisation
• Phototropismus
• Stomataöffnung
• CP- Bewegung
• Licht-reg. Ionenflüsse
• CRY1/2
• Kernlokalisation
• De-etiolierung
• Blühinduktion
• zirkadiane Rythmik
• Phytochrome vermitteln eine reversible Rot/Dunkelrot Antwort
• 5 PHYs in Ath: PHYA, PHYB, PHYC, PHYD, PHYE
• Typ I: PHYA, photolabil, in etiolierten Keimlingen
• Typ II: PHYB/C, photostabil, in grünen Pflanzen
• PHYA: “naive” und “cycled” Formen
PHY: Photoconversion
• Phytochromobilin
• lineares Tetrapyrol
• kovalente Bindung via Thio-Ether Verbindung
• spontane Assemblierung
• Pr und Pfr Absorptionsspektren überlappen
Phytochromobilin
• PHYB interagiert mit zB PIF3 (bHLH)
• Interaktion nur mit Pfr-Form von PHYB
• PIF3 an G-box von Zielgen gebunden
Direkter Einfluss des Lichtsignals auf Transkription
• Licht: Energiequelle und Informationsquelle
• Phototropismus
• Blaulicht
• PHOT1/2, lichtabhängige S/T-Kinasen
• LOV-Domänen/FMN/Photozyklus
• wahrscheinlich über Ca, CaMK, Auxin
Zusammenfassung I
• Blaulichtsignaltransduktion
• De-Etiolierung
• Blühinduktion
• zirkadiane Rythmik
• Cryptochrome (CRY1, CRY2)
• homolog zu Photolyasen
• Chromophore: Pterin und FAD
• findet sich dauerhaft im Zellkern
Zusammenfassung II
• Rotlichtsignaltransduktion
• De-Etiolierung
• vegetatives Wachstum
• Blühinduktion
• Phytochrome (PHYA- PHYE)
• S/T-Kinasen
• zwei reversible Formen: Pr vs Pfr
• Licht aktiviert PHY und induziert Kernlokalisation
• PHYs interagieren mit TFs
• TF-Gene frühe Zielgene der PHY-Signaltransduktion
Zusammenfassung III