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Warum produzieren Pflanzen so viele Hybriden? Ich habe gelesen, dass sie das größte Königreich von Organismen sind, die dies tun. Hat das etwas mit Polyploidie-Ereignissen zu tun?
Ja, es hat sehr viel mit den Poliploidie-Ereignissen zu tun. Insbesondere wenn Sie sich die Gräser ansehen, können die meisten Gräser, die diploid sind (z ).
4 Hauptschritte der Hybridsaatgutproduktion | Planzenzucht
Die folgenden Punkte beleuchten die vier Hauptschritte der Hybridsaatgutproduktion. Die Schritte sind: 1. Wahl und Entwicklung des Samen-Elternteils (A-Linie) 2. Wahl und Entwicklung des Wiederherstellers oder männlichen Elternteils (R-Linie) 3. Erhaltung und Vermehrung von Eltern-Samen 4. Produktion und Verbesserung von F1 Hybriden.
Schritt 1. Auswahl und Entwicklung des Saat-Elternteils (A-Linie):
Der Samenelternteil oder der weibliche Elternteil eines kommerziellen Hybrids sollte eine männlich-sterile Linie sein. Wenn jedoch keine geeignete männlich-sterile Linie verfügbar ist, kann die fruchtbare Linie oder eine selbstinkompatible Linie verwendet werden, wenn manuelle Arbeit erforderlich ist.
Bei Nahrungsgetreidekulturen, bei denen die Anzahl der bei jeder Bestäubung produzierten Samen begrenzt ist, sollte die zytoplasmatisch-genetische männlich-sterile Linie als Sameneltern verwendet werden.
Aber im Fall von Gemüsekulturen, bei denen Saatgut nicht das wirtschaftliche Produkt ist und auch nur eine einzige Bestäubung viele Samen hervorbringt, kann dort fruchtbare reine Linie als Sameneltern verwendet werden. Bei monoklinen Pflanzen wie Mais können die männlichen Blüten leicht entfernt werden, da diese auf den Pflanzenspitzen getragen werden.
Nach der Identifizierung einer männlich sterilen Linie (A-Linie) sollte diese durch eine isogene B-Linie aufrechterhalten werden. Stämme können mit der B-Linien-Reaktion identifiziert werden, indem sie mit der A-Linie gekreuzt werden. Dann wird eine potentielle B-Linie durch einen Prozess wiederholter Rückkreuzung in eine A-Linie umgewandelt, bis die A- und B-Linie ähnlich werden (isogen).
Die Übertragung der männlichen Sterilität ist erforderlich, wenn Krankheitsanfälligkeit oder unerwünschte agro-shynomische Merkmale mit männlich sterilem Charakter verbunden sind.
Dies kann auf zwei Arten erfolgen:
1. Einphasige wiederholte Rückkreuzung:
Dieses Verfahren folgt der wiederholten Rückkreuzung einer bestehenden männlich sterilen Linie (einmaliges Elternteil), die die wünschenswerten Eigenschaften besitzt. Im Falle der Übertragung der zytoplasmatischen männlichen Sterilität ist dies über sechs Generationen der Rückkreuzung bequem. Aber im Falle der Entwicklung der zytoplasmatisch-genetischen männlichen Sterilität sollte es die erforderlichen agronomischen Eigenschaften besitzen und die Aufrechterhaltung der männlichen Sterilität ist durch die B-Linie oder die Erhaltungslinie erforderlich.
2. Zweiphasenbegrenzte Rückkreuzung:
Bei diesem Verfahren wird, anstatt die A-Linie als nicht-rekurrentes Elternteil zu verwenden, die B-Linie mit einem Elternteil erwünschter Spender zurückgekreuzt und die neu gebildete Linie wird als I . bezeichnetBC. Dann werden diese entwickelten Linien erneut mit der A-Linie gekreuzt, um die männlich-sterile Linie zu finden. Diese Linien werden dann wiederholt mit I . zurückgekreuztBC Linien, die dazu beitragen, die männlich sterile Linie mit wünschenswerten Eigenschaften zu entwickeln.
Die wünschenswerten Eigenschaften, die für die Entwicklung einer männlich sterilen Linie oder A-Linie in Betracht gezogen werden sollten, sind:
Die männlich sterile Linie sollte nicht zu groß oder zu klein sein. Da die Pflanzenhöhe der Hybride die Funktion beider Elternteile ist, sollte die Pflanzenhöhe der A-Linie niedriger sein als die der R-Linie (männlich fruchtbarer Elternteil).
2. Dauer und Spanne der Blüte:
Dies ist ein wichtiges Attribut für die kommerzielle und hygienische Hybridsaatgutproduktion. Die erfolgreiche Hybridsaatgutproduktion hängt von der Synchronität zwischen der Blüte der Sameneltern (A-Linie) und der männlich fruchtbaren Eltern (R-Linie) ab.
Eine üppige und synchrone Bestockung auf einer männlich sterilen Linie ist sowohl für die Ernte von männlich sterilem Saatgut als auch für Hybridsaatgut von Vorteil.
4. Produktivitätspotenzial:
Da das Hauptziel die Produktion von Hybridsaatgut ist, sollten männlich sterile Linien ein hohes Produktivitätspotential besitzen.
5. Stabile männliche Sterilität:
Eine ideale männlich sterile Linie sollte ihre Sterilität unter allen Umgebungsbedingungen beibehalten.
Die männlich sterile Linie und auch die R-Linie sollten resistent gegen wahrscheinliche Krankheiten, insbesondere durch Samen übertragene Krankheiten, sein.
Die verwendete männlich-sterile Linie muss eine hohe allgemeine Kombinationsfähigkeit aufweisen, damit sie sich gut mit R-Linien kombinieren lässt, um eine große Anzahl von Hybriden zu erzeugen.
Schritt 2. Auswahl und Entwicklung des Restaurators oder männlichen Elternteils (R-Linie):
Die zweite Komponente, die für die Hybridproduktion benötigt wird, sind die männlichen Eltern- oder Wiederherstellerlinien, die im Wesentlichen Inzuchtlinien wie A-Linien sind. Ihre Entwicklung erfolgt durch eine reine Linienauswahlmethode, bei der erzwungene Selbstbestimmung praktiziert wird.
Das Verfahren ist wie folgt:
(a) Aus einem heterozygoten Genpool, dem S0 wird auf der Grundlage wünschenswerter Eigenschaften wie Vitalität, Produktivität, Krankheitsresistenz usw. ausgewählt.
(b) Nach der Selbstbestäubung ist die S1 Pflanzen werden gewonnen und reihenweise angebaut, nach mehrmaliger Selbstbestäubung S2 Samen gewonnen werden.
(c) Dieser Prozess wird bis S . fortgesetzt5 oder S6 Generation.
Eine Reihe von Inzuchtlinien werden für ein erfolgreiches Hybridprogramm entwickelt, um das genetische Potenzial des Ausgangsmaterials zu improvisieren, das Hybridkraft verleihen kann. Die Inzuchten werden nach ihren agronomischen Merkmalen und auf der Grundlage der allgemeinen Kombinationsfähigkeit bewertet.
Die unerwünschten Inzuchtlinien werden zu Beginn des Inzuchtprozesses verworfen und auch die zukünftigen R-Linien sollten für die Entwicklung von F . ausgewählt werden1 Hybriden auf der Grundlage der Kombinationsfähigkeit in S5 oder S6 Generation.
Die Wahl der Eltern für die Restorer-Linie hängt insbesondere vom Vorhandensein einiger Attribute ab wie:
(a) Fähigkeit, reichlich Pollenkörner zu produzieren (starke Pollenproduktion),
(b) maximale genetische Vielfalt aus der gewählten A-Linie,
(c) Hohe spezifische Kombinationsfähigkeit der Kreuzung zwischen der A-Linie und der R-Linie.
Schritt 3. Pflege und Vermehrung von Elternsamen:
Bei fremdbefruchtenden Pflanzen basiert das Hybridprogramm auf 3 Linien: A-Linie (ms), B-Linie (Maintainer) und R-Linie (Restorer) — alle homozygoten Inzuchten werden vom Züchter gepflegt. Jede Art von Veränderung in der Population sollte vom Züchter verworfen werden, die aufgrund zufälliger Bestäubung und Mutation auftreten kann.
Für die richtige Pflege werden die A-Linien und B-Linien im Feld unter idealen agro-shynomischen Bedingungen und in Reihen im Verhältnis 4:2 angebaut. Auch in den Randreihen werden die B-Linien gezüchtet, die ausreichend Pollen für die Bestäubung der A-Linie liefern. Bei der Reife werden die Samen der B-Linie zuerst geerntet und separat aufbewahrt. Dann werden die Samen der A-Linie geerntet. Somit werden im gleichen Halbbild sowohl A-Zeilen als auch B-Zeilen beibehalten und im gleichen Block multipliziert.
Zur Aufrechterhaltung der R-Linie sollte das Grundstück vollständig von anderen isoliert werden. Die natürliche offene Bestäubung, die fremdbestäubter Pflanzen charakteristisch ist, wird für ihre Haupt- und Scheuerhaltung hilfreich sein. Eine separate Pflege der R-Linie ist bis auf den ersten Einsatz nicht erforderlich, da die R-Linie automatisch im Hybrid-Produktionsblock gepflegt wird.
Schritt 4. Herstellung und Verbesserung von F1 Hybriden:
Für F1 Hybridsaatgutproduktion, A-Linie und R-Linie werden im Hybridproduktionsblock im Verhältnis 4:2 zusammen angebaut (Abb. 7.1). Die Anordnung ist dieselbe, außer dass die B-Linien durch R-Linien ersetzt wurden. Bei der Reife werden die Samen von A-Reihen separat und vorsichtig geerntet, da diese Hybriden und auch die Samen der R-Linie für die nächste Verwendung geerntet werden.
Zur Verbesserung von F1 Hybriden sollten die Elternlinien verbessert werden. Treten Krankheiten auf (gegen die die Inzuchtlinien nicht resistent sind), Abbau der männlichen Sterilität in der A-Linie und genetische Schwäche (wie Kombinationsfähigkeit, Ernährungsqualität) appear, dann können diese Nachteile durch einen Wechsel der Elternlinien beseitigt werden.
Bei vielen Kulturpflanzen wie Perlhirse, Sorghum und Mais wurde ein Hybridsaatgut-Produktionsprogramm verfolgt und viele der Hybridsorten wurden freigegeben.
Warum produzieren Pflanzen als Königreich so viele Hybriden? - Biologie
MENDELS GENETISCHE GESETZE
Heil dem "Vater der Genetik"!
Mein Name ist ma-ma-ma-ma-ma-Mendel. Es gibt einige wichtige Vokabelbegriffe, die wir ausbügeln sollten, bevor wir uns mit den Mendelschen Gesetzen befassen.
- Nun stellt sich heraus, dass es drei mögliche GENOTYPEN gibt – zwei große Buchstaben (wie „TT“), jeweils einer („Tt“) oder zwei Kleinbuchstaben („tt“). Da WE LOVE VOCABULARY hat, hat jede mögliche Kombination einen Begriff dafür.
Wenn wir im GENOTYPE zwei Groß- oder zwei Kleinbuchstaben haben (z. B. TT oder tt ), heißt es HOMOZYGOUS ("homo" bedeutet "dasselbe"). Manchmal wird der Begriff „PURE“ anstelle von homozygot verwendet.
Wenn der GENOTYPE aus einem Großbuchstaben und einem Kleinbuchstaben besteht (z. B. Tt ), heißt er HETEROZYGOUS ("hetero" bedeutet "andere"). Um Sie zu verwirren, kann ein heterozygoter Genotyp auch als . bezeichnet werden HYBRID . IN ORDNUNG?
Fassen wir zusammen:
| Genotyp = in einem Organismus vorhandene Gene (normalerweise mit zwei Buchstaben abgekürzt) | ||
| TT = homozygot = rein | Tt = heterozygot = hybrid | tt = homozygot = rein |
- Zum Beispiel gibt es ein Gen für die Haarstruktur (ob lockiges oder glattes Haar). Eine Form des Haartextur-Gens kodiert für lockiges Haar. Ein anderer Code für von das gleiche Gen macht das Haar glatt. Das Gen für die Haartextur existiert also als zwei Allele – ein lockiger Code und ein gerader Code.
Lassen Sie uns versuchen und mit einem Diagramm veranschaulichen.In diesem Bild stellen die beiden "Hot Dog"-Formen ein Paar homologe Chromosomen dar. Homologe Chromosomen haben die gleiche Größe und die gleichen genetischen Informationen (Gene). Jeder Buchstabe im Diagramm steht für ein Allel (eine Form eines Gens). Wichtig zu beachten ist, dass die Buchstaben verschiedene Formen haben können (Groß- oder Kleinbuchstaben) --- das meinen wir mit Allel --- und dass die Buchstaben bei jedem Hot Dog in der gleichen Reihenfolge aufgereiht sind --- Ich meine das homologe Chromosom. Die "a-Formen" befinden sich an entsprechenden Positionen, ebenso die "B-Formen", die "c"-Allele, die "d"-Allele usw. usw. OK?
Lesen Sie diese "Allel" -Definition noch einmal und studieren Sie das Bild.
Um zu unseren Abkürzungen zurückzukehren, könnten wir ein "C" für das Curly-Allel und ein "C" für das Straight-Allel verwenden. Der Genotyp einer Person in Bezug auf die Haarstruktur hat drei Möglichkeiten: CC, Cc oder cc. Um einige Vokabeln zu überprüfen, bedeutet homozygot zwei gleiche Allel im Genotyp (2 große oder 2 kleine Buchstaben --- CC oder cc). Heterozygot bedeutet eines von jedem Allel im Genotyp (zB: Cc).
Jetzt könnte ich Ihnen sagen, welche Genotypen Locken erzeugen und welche nicht, aber dann würde ich etwas von Herrn Mendels Donner stehlen. Mehr dazu in einer Minute.
Fragen zur Wortschatzüberprüfung
1. Welche der folgenden Abkürzungen ist eine mögliche Abkürzung für einen Genotyp?
Ma-Ma-Ma-Ma-Mendels erstes Gesetz
Das Gesetz der Dominanz
"Einfach" gesagt, geht das so:
In einer Kreuzung von Eltern, die rein für kontrastierende Merkmale sind, wird nur eine Form des Merkmals in der nächsten Generation erscheinen. Nachkommen, die für ein Merkmal hybrid sind, haben nur das dominante Merkmal im Phänotyp.Während Mendel seine Erbsenpflanzen kreuzte (reproduzierte) (immer und immer wieder), fiel ihm etwas Interessantes auf. Als er reine hohe Pflanzen mit reinen kurzen Pflanzen kreuzte, waren alle neuen Erbsenpflanzen (als F1-Generation bezeichnet) groß. In ähnlicher Weise erzeugte die Kreuzung von rein gelbsamigen Erbsenpflanzen und rein grünsamigen Erbsenpflanzen eine F1-Generation aller gelbsamigen Erbsenpflanzen. Das gleiche galt für andere Erbsenmerkmale:
| Eltern Erbsenpflanzen | F1 Erbsenpflanzen |
| hoher Stiel x kurzer Stiel | alle hohen Stiele |
| gelbe Samen x grüne Samen | alle gelben Samen |
| grüne Erbsenschoten x gelbe Erbsenschoten | alle grünen Erbsenschoten |
| runde Samen x faltige Samen | rundum samen |
| axiale Blüten x endständige Blüten | alle axialen Blüten |
Er bemerkte also, dass, wenn die Elternpflanzen kontrastierende Formen eines Merkmals aufwiesen (groß vs. klein, grün vs. gelb usw.), die Phänotypen der Nachkommen in Bezug auf dieses Merkmal nur einer der Elternpflanzen ähnelten. Also sagte er sich, "Greg, da ist ein Faktor das macht Erbsenpflanzen groß und noch eins Faktor das macht Erbsenpflanzen kurz. Außerdem Greg ol'boy, wenn die Faktoren gemischt sind, scheint der hohe Faktor den kurzen Faktor zu DOMINIEREN".
Lassen Sie uns die drei möglichen Genotypen für die Erbsenpflanzenhöhe noch einmal betrachten und etwas MEHR VOKABULAR hinzufügen.
| Genotyp-Symbol | Genotyp Vokabular | Phänotyp |
| TT | homozygote DOMINANTE oder rein groß | hoch |
| Tt | heterozygot oder hybrid | hoch |
| tt | homozygot RECESSIV oder rein kurz | kurz |
Notiz: Das rezessive Merkmal zeigt sich im Phänotyp nur, wenn der Geneotyp 2 Kleinbuchstaben hat (d. h. homozygot rezessiv ist).
Beachten Sie auch: Hybriden zeigen immer das dominante Merkmal in ihrem Phänotyp (das ist übrigens das Mendelsche Dominanzgesetz in Kürze).
Das PUNNETT SQUARE (kurz P-Quadrat)
OK, jetzt ist der richtige Zeitpunkt, Ihnen einen neuen Freund vorzustellen, den Punnett Square. Dieses kleine Ding hilft uns, die Kreuzungen von Mendel zu veranschaulichen, und wird Ihnen helfen, eine Vielzahl genetischer Probleme herauszufinden.
Wir beginnen mit der Verwendung eines P-Quadrats, um das Mendelsche Dominanzgesetz zu veranschaulichen. Denken Sie daran, dass er dieses Gesetz "entdeckt" hat, indem er eine reine hohe Erbsenpflanze und eine reine kurze Erbsenpflanze gekreuzt hat. In Symbolen sieht dieses Kreuz so aus:
wobei T = das dominante Allel für hohe Stämme
& t = rezessives Allel für kurze Stämme
Das P-Quadrat für ein solches Kreuz sieht so aus: In den 4 Kästchen befinden sich die möglichen Genotypen (in Bezug auf die Pflanzenhöhe) der Nachkommen dieser Erbsen-Elternpflanzen. In diesem Fall ist der einzig mögliche Genotyp Tt (heterozygot). Bei Hybriden ist das dominante Merkmal (wofür auch immer der Großbuchstabe steht) dasjenige, das im Phänotyp vorkommt, sodass alle Nachkommen dieser Kreuzung hohe Stämme haben.
Um die Kästchen des Punnett Square auszufüllen, sagen Sie sich "Buchstabe von links und Buchstabe von oben". Das "t" von links wird mit dem "T" von oben kombiniert, um jedes der vier Quadrate zu vervollständigen.
Eine Zusammenfassung dieses Kreuzes wäre:
| Eltern Erbsenpflanzen (P-Generation) | Nachwuchs (F1-Generation) | ||
| Genotypen: TT x tt | Phänotypen: groß x kurz | Genotypen: 100% Tt | Phänotypen: 100% groß |
| Nun, eine hilfreiche Sache zu erkennen ist dies:
JEDERZEIT, WENN ZWEI MUTTERORGANISMEN UNTERSCHIEDLICH NACH EINER EIGENSCHAFT SCHAUEN,
Ma-Ma-Ma-Ma-Mendels zweiter Hauptsatz Das Gesetz der Segregation Ich denke, es ist einfacher, sich dieses Gesetz mit einem p-Quadrat vorzustellen. Unsere Kreuzung besteht aus zwei Hybrideltern, Tt x Tt. Sie können am p-Quadrat erkennen, dass jedes Mal, wenn Sie zwei Hybriden kreuzen, 3 der 4 Kästchen einen Organismus mit dem dominanten Merkmal produzieren (in diesem Beispiel "TT", "Tt", & "Tt") und 1 von die 4 Kästchen enden homozygot rezessiv und produzieren einen Organismus mit dem rezessiven Phänotyp ("tt" in diesem Beispiel). Ma-Ma-Ma-Ma-Mendels drittes Gesetz Das Gesetz des unabhängigen Sortiments
Die Ergebnisse einer Dihybridkreuzung sind immer gleich: Wie Sie an den Ergebnissen sehen können, kann eine grüne Schote runde oder faltige Samen haben, und dasselbe gilt für eine gelbe Schote. Die unterschiedlich Merkmale haben keinen Einfluss auf die Vererbung des anderen. Sie werden UNABHÄNGIG vererbt. Interessant ist, dass wir, wenn Sie ein Merkmal nach dem anderen betrachten, das "übliche" Verhältnis von 3:1 einer einzelnen Hybridkreuzung erhalten (wie wir es für das Gesetz der Rassentrennung getan haben). Vergleichen Sie zum Beispiel einfach das Farbmerkmal bei den Nachkommen 12 grün & 4 gelb (3:1 dominant:rezessiv). Gleiches gilt für die Samentextur 12 rund & 4 faltig (Verhältnis 3:1). Die Merkmale werden UNABHÄNGIG voneinander vererbt --- Mendels 3. Gesetz.
Rezensionsfragen 9. Welches phänotypische Verhältnis ergibt sich aus der Kreuzung zweier dihybrider Organismen?
TTFN ! Zurück zur Übersicht der Biologie-Themen WENN SIE KOMMENTARE (GUTE ODER SCHLECHTE) ZU DIESER ODER EINER MEINER BIOLOGIE-SEITEN HABEN, Fragen zur Wortschatzprüfung - RICHTIGE ANTWORTEN SIND UNTERSCHRIFT 1. Welche der folgenden Abkürzungen ist eine mögliche Abkürzung für einen Genotyp? 1. Welches Kreuz würde Mendels Gesetz der Segregation am besten veranschaulichen? 5. Was sind die Genotypen der ursprünglichen Elternpflanzen? WW (reinweiß) x ww (rosa) 6. Was ist der Genotyp aller F1-Nachkommen? Ww (weiß) 7. Wie hoch wären die Prozentsätze der Genotypen und Phänotypen, wenn eine der weißen F1-Pflanzen mit einer rosa blühenden Pflanze gekreuzt wird? 50 % heterozygot weiß und 50 % homozygot rezessiv rosa. Das Kreuz für diese Frage wäre "Ww (weiß F1) x ww (pink)". 8. Welches der Mendelschen Gesetze wird/werden in dieser Frage veranschaulicht? Dominanz wird durch das Originalkreuz (WW x ww) veranschaulicht. 9. Welches phänotypische Verhältnis ergibt sich aus der Kreuzung zweier dihybrider Organismen?
Verschiedene Referenzen
Das weibliche Sporangium hat ein oder zwei Mäntel oder Integumente, mit Ausnahme einer Öffnung (Mikropyle) an einem Ende wird das Sporangium mit einem Integument als Eizelle bezeichnet. Der weibliche Gametophyt, in dieser Gruppe als Embryosack bekannt, entwickelt sich aus der Elternspore, während sie noch…
…die Zahl der pro Sporangium produzierten Sporen reicht von 16 oder 32 bei einigen Pteridophyten bis zu mehr als 65 Millionen bei einigen Moosen. Die Sporangien können in spezialisierten Strukturen wie Sori bei Farnen oder als Zapfen (Strobili) bei vielen anderen Pteridophyten vorkommen. Die blattartigen Strukturen, die Sporangien tragen, sind…
…verankert die sporentragende Kapsel (Sporangium) am Gametophyten und hat vermutlich eine absorbierende Funktion. Die Seta verbindet den Fuß und die Kapsel. Die Verlängerung der Seta hebt die Kapsel aus ihrer Schutzhülle und bringt sie so in eine günstige Position für die Sporenausbreitung. Lebermooskapseln können…
Sowohl sexuelle Oosporen als auch asexuelle Sporangien werden durch den Wind an nahe gelegene Pflanzen verbreitet, bei denen es innerhalb weniger Stunden zu einer Infektion kommen kann. Bei Temperaturen unter 15 °C (59 °F) keimen Sporangien, indem sie Zoosporen (asexuelle Sporen mit Geißeln) produzieren, die sich bei einer bestimmten Temperatur einkapseln und später einen Keimschlauch bilden… Merkmal von
Reife Moosen haben auf jedem Sporophyten ein einzelnes Sporangium (sporenbildende Struktur). Das Sporangium beendet im Allgemeinen einen länglichen Stiel oder Seta, wenn das Sporangium bereit ist, seine Sporen abzugeben. Die Sporangiumruptur beinhaltet normalerweise spezialisierte Strukturen, die die Austreibung der Sporen vom Eltern-Gametophyten fördern.
Das Sporangium differenziert sich, nachdem sich die Seta verlängert und wird durch die Calyptra vor Verletzungen und Austrocknung geschützt.
…Ring aus 5 bis 10 Sporangien, die sich jeweils durch einen Längsschlitz auf der Innenseite öffnen und Sporen abstoßen. Es wird angenommen, dass die baumartigen Schachtelhalme des Karbon und ihre kleineren Verbündeten die kunstvollsten reproduktiven Strobili besessen haben, die unter den Gefäßpflanzen bekannt sind.
Die Sporenhüllen oder sporenproduzierenden Strukturen bei Farnen reichen von kugeligen sitzenden (nicht gestielten) Organen mit einem Durchmesser von mehr als 1 mm (0,04 Zoll) bis hin zu mikroskopisch kleinen, gestielten Strukturen, deren Kapseln nur einen Durchmesser von 0,3 mm (0,01 Zoll) haben . Erstere sind bekannt als…
…sorus) besteht aus vielen Sporangien oder Sporenhüllen, die durch einen Stiel mit dem Sporophyll verbunden sind. Die Sporenhülle ist abgeflacht, mit einer Schicht steriler oder unfruchtbarer Zellen, die die Sporenmutterzellen umgeben. Jede Sporenmutterzelle teilt sich durch Reduktionsteilung (Meiose), um haploide Sporen zu produzieren, die…
…primitive Pilze produzieren in Sporangien Sporen, bei denen es sich um sackförmige Sporophoren handelt, deren gesamter zytoplasmatischer Inhalt in Sporen, sogenannte Sporangiosporen, spaltet. Somit unterscheiden sie sich von fortgeschritteneren Pilzen dadurch, dass ihre asexuellen Sporen endogen sind. Sporangiosporen sind entweder nackt und begeißelt (Zoosporen) oder ummauert und unbeweglich (Aplanosporen). Die primitiveren Wasser- und…
Die Sporangien (Sporenhüllen) kommen einzeln auf der adaxialen Seite (der dem Stängel zugewandten Oberseite) des Blattes vor. Die Lycophyten tragen im Allgemeinen kegelförmige Strukturen, die Strobili genannt werden, bei denen es sich um dichte Ansammlungen von Sporophyllen (sporangiumhaltige Blätter) handelt.
…Struktur und Spezialisierung ihrer Sporangien (Sporenfälle). Die stengel- und blattartigen Strukturen von Moospflanzen bilden die gametophytische (sexuelle) Generation. Die sporophytische (asexuelle) Generation entwickelt sich aus dem Gametophyten und besteht normalerweise aus einem erhöhten Stiel oder Seta, der im Sporangium endet. Das Sporangium bleibt vom Gametophyten abhängig,…
Jedes kugelförmige braune Sporangium oder Sporengehäuse schrumpft beim Trocknen, wodurch ein Innendruck entsteht, der den Deckel (Operculum) abwirft und die Sporen bis zu 10 cm von der Pflanze entfernt schießt. Die Stoffwechselprozesse des wachsenden Torfmoos führen zu einer Erhöhung des Säuregehalts der umgebenden…
…gekennzeichnet durch sporenbildende Strukturen (Sporangien), die sich in Linien entlang der Venen oder an den Venenspitzen befinden. Als leptosporangiate Farne haben Mitglieder der Pteridaceae Sporangien, die charakteristischerweise aus einer einzigen Zelle hervorgehen. Diese Strukturen können ungeschützt (ohne Indusium) in Rillen sein oder vom gerollten Blattrand bedeckt sein (falsches Indusium).… …die charakteristischen großen, einzeln produzierten Sporangien (sporentragende Strukturen) mit einem Ring verdickter Zellen, dem sogenannten Anulus um den Apex herum werden die Sporangien meist auf speziellen Blättchen getragen und haben keine Deckmembran. Unterirdisch haben die Farne normalerweise stark verzweigte Rhizome, die entweder Klumpen bilden oder kriechen. SexualdimorphismusSexualdimorphismen in PflanzenDie Diözese ist bei Pflanzen viel weniger verbreitet als bei Tieren. Ungefähr 96% der Arten im Königreich Plantae sind blühende Samenpflanzen (Angiospermen Roskov et al., 2014 ) und nur etwa 6% der Angiospermenarten sind zweihäusig ( Renner und Ricklefs, 1995 Barrett, 2002 Vamosi et al., 2003). Von den verbleibenden Samenpflanzen (Gymnospermen) sind 50 % der Arten zweihäusig, darunter 37 % der Koniferen ( Givnish, 1980 Bateman et al., 2011). Unter den sporenbildenden Pflanzen ist die Diözese bei Farnen sehr selten ( Jesson und Garnock-Jones, 2012 ), jedoch relativ häufig bei Moosen (Moose, Lebermoose und Hornmoose), wo sie in 50–60% der Arten vorkommt ( Hedenas und Bisang, 2011 Jesson und Garnock-Jones, 2012 McDaniel et al., 2013 ). Bei den meisten zweihäusigen Pflanzen unterscheiden nur die Fortpflanzungsstrukturen die Geschlechter. Diese bestehen aus primären Fortpflanzungsorganen (z. B. den Staubgefäßen und Stempeln von Angiospermenblüten) plus umgebenden somatischen Geweben, die oft aus modifizierten Stängeln oder Blättern gebildet werden (z. B. Kelch und Krone von Angiospermen). Sexuelle Dimorphismen in diesen somatischen Geweben werden im Allgemeinen als Anpassungen bei Männern zur Verbreitung von Pollen oder Spermien und bei Frauen zum Einfangen von Pollen oder Spermien und zum Schutz und zur Versorgung von Embryonen interpretiert (Givnish, 1980 Eckhart, 1999 Geber, 1999 Barrett und Hough, 2013 McDaniel et al., 2013). Dies sind die vorherrschenden sekundären Geschlechtsdimorphismen in Pflanzen und sind am ausgeprägtesten bei Arten, die für die Pollenverbreitung auf Wind oder Wasser angewiesen sind, aber große Samen oder Früchte produzieren, die von Tieren verbreitet werden (Givnish, 1980 Renner und Ricklefs, 1995 Vamosi et al., 2003 Biernaskie, 2010 Bateman et al., 2011 ). Das sekundäre Geschlechtsmerkmal, das sich am ehesten zwischen männlichen und weiblichen Fortpflanzungsstrukturen unterscheidet, ist die Größe. Blütengrößendimorphismen treten bei mehr als 80 % der diätetischen Angiospermenarten auf, wobei männliche Blüten etwas größer sind als umgekehrt (Eckhart, 1999). Im Gegensatz dazu sind bei zweihäusigen Gymnospermen die weiblichen Fortpflanzungsorgane (Strobili) größer und nur die weiblichen Strobili entwickeln sich zu den großen, langlebigen Zapfen, die für Nadelbäume und Palmfarne typisch sind. Bei Angiospermen können sich auch die Anzahl der Blüten und die Größe der Blütenstände (Blütenbüschel) zwischen den Geschlechtern unterscheiden, wobei Männchen häufiger mehr Blüten oder größere Blütenstände haben als Weibchen. In einigen Familien wurden auch Unterschiede in der Blütenform und in der Position bzw. Ausrichtung der Blüten an der Pflanze beschrieben (Eckhart, 1999, Barrett und Hough, 2013). Abgesehen von Fortpflanzungsstrukturen ist die am häufigsten vorkommende SDM bei Pflanzen die Gesamtgröße. Sowohl bei Angiospermen als auch bei Gymnospermen sind Männchen bei großen, langlebigen, holzigen Arten (z und Hough, 2013). Der Größendimorphismus ist bei pleurocarpösen Moosen (Klasse Bryophyta) am extremsten, wo sich bei etwa einem Drittel der Arten Zwergmännchen aus Sporen entwickeln, die auf den Stängeln oder Blättern der Weibchen landen und ihr ganzes Leben lang an den Weibchen haften (Hedenas und Bisang, 2011 .). ). Sexuelle Dimorphismen in anderen Aspekten der vegetativen Pflanzenmorphologie sind viel seltener, wurden aber bei mindestens einigen Arten festgestellt. Beispiele sind Blattgröße (Weibchen häufiger größer), Blattform, Stängelgröße (Weibchen häufiger dicker) und Verzweigungsarchitektur (Männchen in der Regel mehr verzweigt) (Dawson und Geber, 1999 Kavanagh et al., 2011 Barrett und Hough, 2013). Wie bei Tieren unterscheiden sich auch männliche und weibliche Pflanzen häufig in ökologischen und lebensgeschichtlichen Merkmalen ( Dudley, 2006 Geber et al., 1999 Barrett und Hough, 2013). Die Geschlechter sind manchmal nach Habitaten teilweise getrennt, wobei die Weibchen stärker auf Orte mit mehr Wasser oder Nährstoffen beschränkt sind, und Männchen übertreffen oft Weibchen in ihrer Fähigkeit zur klonalen Reproduktion, reproduzieren sich in einem früheren Alter und altern früher als Weibchen. These differences reflect sex-specific trade-offs between growth and reproduction and, as in animals, are interpreted as adaptations for maximizing fitness through male or female reproductive functions. Opinion: The Planet Needs More Plant ScientistsAlan M. JonesOct 1, 2014 The Earth must support another 1 billion humans in the coming decade, and must do so with less arable land and in an unpredictable climate. This means we must find innovative ways to produce crops with higher yields and novel traits—a feat that will require the work of PhDs trained in agriculture and plant sciences. But at this point we are not producing enough plant scientists to lead us out of this Malthusian dilemma. The US Coalition for a Sustainable Agricultural Workforce recently completed a confidential survey among agricultural biotech companies to ascertain near-term needs for hiring domestic agricultural scientists. This survey generated an amazing result, given the tone of the PNAS perspective, predicting that by 2015, 1,000 new employees will be needed in the half-dozen largest plant-science companies in the US alone (Bayer Crop Science, Dow Agro Sciences, Dupont Pioneer Hybrid, Dupont Crop Protection, Monsanto, and Syngenta). Almost half of these anticipated new hires will hold PhDs. Unfortunately, with what appears to be a dwindling pool of qualified applicants applying to plant science PhD programs, we may not be keeping up with this demand. Biomedical subdisciplines include bioinformatics, biomedical sciences, biometrics and biostatistics, cancer biology, computational biology, developmental biology/embryology, neurosciences and neurobiology, structural biology, virology. Basic plant biology subdisciplines (green) include botany/plant biology, plant genetics, plant pathology/phytopathology, plant physiology. Agricultural research subdisciplines (blue) include agricultural and horticultural plant breeding, agricultural economics, agronomy and crop science, forest engineering, forest sciences and biology, forestry and related science, horticulture science, plant pathology/phytopathology (applied), plant sciences (other), soil chemistry/microbiology, soil sciences, entomology, plant genetics, plant pathology/phytopathology applied plant physiology. The growing world population needs to eat, and it is past due that we elevate basic, translational, and applied plant research to the priority given to biomedical research, or more boldly, to defense. Stabilizing food supplies in a changing environment is integral not only to the world population’s health, as an estimated 50 percent of childhood disease globally is attributed to malnourishment, but also to national security. Moreover, a recent study found that, around the world, the rate of return for investment in agricultural research is ten to one, bringing into question the scaling back of funding for agriculture research and development in many rich countries. Going forward, we must infuse more resources into plant biology research, to boost research output and to train tomorrow’s plant scientists. In the early 1980s, the National Science Foundation (NSF) established an 11-year postdoctoral fellowship program with the primary objective to nurture future leaders of plant biology research. By many accounts, this program was successful among a cohort of 236 fellows, four are members of the National Academy of Sciences today, and more than 80 percent remained in plant biology. Of those, the majority stayed in academic institutions, while an impressive number (25 percent) went to industry, where many now hold corporate officer positions. Anticipating the need for leaders to alleviate hunger and to prevent global instability, we should reinstate this program to recruit our best talent to plant science and agricultural research. In conclusion, it is important that the sirens of a glut of biomedical PhDs do not fallaciously harm other areas of science that are still in desperate need of young researchers and more research funding. This is especially true for the plant sciences, where the next generation of researchers must conquer significant challenges to feed a growing world population in a changing environment. Acknowledgement: I thank Machi Dilworth for providing annotated data on the NSF Postdoctoral Fellowship program. Data source: NSF. Alan M. Jones is a Kenan Distinguished Professor at the University of North Carolina, Chapel Hill. Challenges to Terrestrial Occupation: Desiccation and Upright GrowthThe major challenge for early plants first migrating onto land was the lack of water. In an aquatic environment, desiccation is generally not a problem and there is no need for any protective covering to prevent water loss. Lacking any protection from the dry terrestrial environment, early plants likely became desiccated very quickly. The ancestors of early plants were highly dependent on water, not only to maintain their moisture content but also for structural support. The buoyancy of water supports upright growth of giant marine seaweeds (e.g., kelp). Consider the seaweeds that are often found washed up on the beach. Although these algae are no longer alive, when held beneath the water their upright form is restored. In a terrestrial environment, the surrounding media is air rather than water. Air does not provide any support for upright growth. The transition to land required changes in structural features, and, as will be discussed later in this tutorial, adaptations for structural support are key features used in plant classification. Do Plants Think?How aware are plants? This is the central question behind a fascinating new book, &ldquoWhat a Plant Knows,&rdquo by Daniel Chamovitz, director of the Manna Center for Plant Biosciences at Tel Aviv University. A plant, he argues, can see, smell and feel. It can mount a defense when under siege, and warn its neighbors of trouble on the way. A plant can even be said to have a memory. But does this mean that plants think &mdash or that one can speak of a &ldquoneuroscience&rdquo of the flower? Chamovitz answered questions from Mind Matters editor Gareth Cook. 1. How did you first get interested in this topic? It had been known for decades that plants use light not only for photosynthesis, but also as a signal that changes the way plants grow. In my research I discovered a unique group of genes necessary for a plant to determine if it&rsquos in the light or in the dark. When we reported our findings, it appeared these genes were unique to the plant kingdom, which fit well with my desire to avoid any thing touching on human biology. But much to my surprise and against all of my plans, I later discovered that this same group of genes is also part of the human DNA. This led to the obvious question as to what these seemingly &ldquoplant-specific&rdquo genes do in people. Many years later, we now know that these same genes are important in animals for the timing of cell division, the axonal growth of neurons, and the proper functioning of the immune system. But most amazingly, these genes also regulate responses to light in animals! While we don&rsquot change our form in response to light as plants do, we are affected by lab at the level of our internal clock. Our internal circadian clocks keep us on a 24 hour rhythm, which is why when we travel half way around the world we experience jet lag. But this clock can be reset by light. A few years ago I showed, in collaboration with Justin Blau at NYU, that mutant fruit flies that were missing some of these genes lost the ability to respond to light. In other words, if we changed their clocks, they remained in jetlag. This led me to realize that the genetic difference between plants and animals is not as significant as I had once naively believed. So while not actively researching this field, I began to question the parallels between plant and human biology even as my own research evolved from studying plant responses to light to leukemia in fruit flies. 2. How do think people should change how they think about plants? But if we realize that all of plant biology arises from the evolutionary constriction of the &ldquorootedness&rdquo that keep plants immobile, then we can start to appreciate the very sophisticated biology going on in leaves and flowers. If you think about it, rootedness is a huge evolutionary constraint. It means that plants can&rsquot escape a bad environment, can&rsquot migrate in the search of food or a mate. So plants had to develop incredibly sensitive and complex sensory mechanisms that would let them survive in ever changing environments. I mean if you&rsquore hungry or thirsty, you can walk to the nearest watering hole (or bar). If you&rsquore hot, you can move north, if you&rsquore looking for a mate, you can go out to a party. But plants are immobile. They need to see where their food is. They need to feel the weather, and they need to smell danger. And then they need to be able to integrate all of this very dynamic and changing information. Just because we don&rsquot see plants moving doesn&rsquot mean that there&rsquos not a very rich and dynamic world going on inside the plant. 3. You say that plants have a sense of smell? Another example of a plant using smell is how a parasitic plant called dodder finds its food. Dodder can&rsquot do photosynthesis, and so has to live off of other plants. The way it finds its host plant is by smelling. A dodder can detect minute amounts of chemicals released in the air by neighboring plants, and will actually pick the one that it finds tastiest! In one classic experiment scientists showed that dodder prefers tomato to wheat because it prefers the smell. 3B. How about hearing? From an evolutionary perspective, it also could be that plants haven&rsquot really needed to hear. The evolutionary advantage created from hearing in humans and other animals serves as one way our bodies warn us of potentially dangerous situations. Our early human ancestors could hear a dangerous predator stalking them through the forest, while today we hear the motor of an approaching car. Hearing also enables rapid communication between individuals and between animals. Elephants can find each other across vast distances by vocalizing subsonic waves that rumble around objects and travel for miles. A dolphin pod can find a dolphin pup lost in the ocean through its distress chirps. What&rsquos common in all of these situations is that sound enables a rapid communication of information and a response, which is often movement&mdashfleeing from a fire, escaping from attack, finding family. But plants are rooted, sessile organisms. While they can grow toward the sun, and bend with gravity, they can&rsquot flee. They can&rsquot escape. They don&rsquot migrate with the seasons. As such, perhaps the audible signals we&rsquore used to in our world are irrelevant for a plant. All that being said, I have to cover myself hear by pointing out that some very recent research hints that plants may respond to sounds. Not to music mind you, which is irrelevant for a plant, but to certain vibrations. It will be very interesting to see how this pans out. 4. Do plants communicate with each other? But I think we also have to ask the question of intent (if we can even use that word when describing plants, but humor me while I anthropomorphize). Are the trees communicating, meaning is that attacked tree warning its surrounding ones? Or could it be more subtle? Maybe it makes more sense that the attacked branch is communicating to the other branches of the same tree in an effort for self survival, while the neighboring trees, well they&rsquore just eavesdropping and benefiting from the signal. There are also other examples of this type of communication. For example a very recent study showed that plants also communicate through signals passed from root to root. In this case the &ldquotalking&rdquo plant had been stressed by drought, and it &ldquotold&rdquo its neighboring plants to prepare for a lack of water. We know the signal went through the roots because this never happened if the two plants were simply in neighboring pots. They had to have neighboring roots. 5. Do plants have a memory? 6. Would you say, then, that plants &ldquothink&rdquo? 7. Do you see any analogy between what plants do and what the human brain does? Can there be a neuroscience of plants, minus the neurons? But you don&rsquot need neurons in order to have cell to cell communication and information storage and processing. Even in animals, not all information is processed or stored only in the brain. The brain is dominant in higher-order processing in more complex animals, but not in simple ones. Different parts of the plant communicate with each other, exchanging information on cellular, physiological and environmental states. For example root growth is dependent on a hormonal signal that&rsquos generated in the tips of shoots and transported to the growing roots, while shoot development is partially dependent on a signal that&rsquos generated in the roots. Leaves send signals to the tip of the shoot telling them to start making flowers. In this way, if you really want to do some major hand waving, the entire plant is analogous to the brain. But while plants don&rsquot have neurons, plants both produce and are affected by neuroactive chemicals! For example, the glutamate receptor is a neuroreceptor in the human brain necessary for memory formation and learning. While plants don&rsquot have neurons, they do have glutamate receptors and what&rsquos fascinating is that the same drugs that inhibit the human glutamate receptor also affect plants. From studying these proteins in plants, scientists have learned how glutamate receptors mediate communication from cell to cell. So maybe the question should be posed to a neurobiologist if there could be a botany of humans, minus the flowers! Darwin, one of the great plant researchers, proposed what has become known as the &ldquoroot-brain&rdquo hypothesis. Darwin proposed that the tip of the root, the part that we call the meristem, acts like the brain does in lower animals, receiving sensory input and directing movement. Several modern-day research groups are following up on this line of research.
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FLICKR, JOI ITO While the message is not new, the declaration of the flaws of the US biomedical research system by four prominent life scientists this spring captured everyone&rsquos attention. Bruce Alberts, Marc Kirschner, Shirley Tilghman, and Harold Varmus wrote in PNAS of how &ldquodemands for research dollars grew much faster than the supply . . . [due to] perverse incentives [that] encourage grantee institutions to grow without making sufficient investments in their faculty and facilities.&rdquo Rather than devote money to faculty salaries, universities built infrastructure to house more self-paid researchers able to bring in more money via research grants, of which a large fraction was used as revenue (overhead) for the university. More labs required more students to fill them, leading to a dramatic rise of PhDs in the biomedical sciences, which then produced more researchers competing for dwindling grant dollars. In short, research institutions have no incentive.
PhDs in the U.S.: From 1982 to 2012, the total number of PhDs in the life sciences (blue) has grown dramatically. Most of these PhDs are in biological, biomedical, and health sciences (red), however the number of PhDs in the agricultural and natural sciences (green) has remained flat over that same time period. The unsustainable rate of PhDs awarded per year in the biomedical sciences does not extrapolate to the rate of PhDs in other life sciences, however, especially the agricultural sciences, where the rate of PhDs per year has remained flat for decades. Since 1982, we have consistently trained only about 1,000 PhDs in applied agricultural and related sciences each year. And over the last decade, the U.S. has annually produced only 800 or so plant scientists working in applied agricultural science and only 100 with the skills for basic plant research. (See “Plant science stagnates.”) Given the global agricultural challenges we now face, this is a problem.
Plant science stagnates: Selected subdisciplines relevant to a work force in plant industry (blue and green) have not increased this century, while selected biomedical subdisciplines (red) have grown steeply.
