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30: Pflanzenform und Physiologie - Biologie

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Pflanzen enthalten wie Tiere Zellen mit Organellen, in denen bestimmte Stoffwechselaktivitäten stattfinden. Darüber hinaus haben Pflanzenzellen Zellwände, Plastiden und eine große zentrale Vakuole: Strukturen, die in tierischen Zellen nicht zu finden sind. Jede dieser Zellstrukturen spielt eine spezifische Rolle in der Pflanzenstruktur und -funktion.

  • 30.0: Auftakt zu Pflanzenform und Physiologie
    Obwohl einzelne Pflanzenarten einzigartig sind, haben alle eine gemeinsame Struktur: einen Pflanzenkörper, der aus Stängeln, Wurzeln und Blättern besteht. Sie alle transportieren Wasser, Mineralien und Zucker, die durch Photosynthese hergestellt werden, auf ähnliche Weise durch den Pflanzenkörper. Alle Pflanzenarten reagieren auch auf Umweltfaktoren wie Licht, Schwerkraft, Konkurrenz, Temperatur und Prädation.
  • 30.1: Der Pflanzenkörper
    Pflanzen enthalten wie Tiere Zellen mit Organellen, in denen bestimmte Stoffwechselaktivitäten stattfinden. Jede dieser Zellstrukturen spielt eine spezifische Rolle in der Pflanzenstruktur und -funktion.
  • 30.2: Stängel
    Pflanzenstängel, ob über- oder unterirdisch, zeichnen sich durch das Vorhandensein von Knoten und Internodien aus. Knoten sind Befestigungspunkte für Blätter, Luftwurzeln und Blüten. Die Stammregion zwischen zwei Knoten wird Internodium genannt. Der Stiel, der sich vom Stängel bis zur Blattbasis erstreckt, ist der Blattstiel. Eine Achselknospe befindet sich normalerweise in der Achsel – dem Bereich zwischen der Basis eines Blattes und dem Stängel – wo sie einen Zweig oder eine Blüte hervorbringen kann.
  • 30.3: Wurzeln
    Die Wurzeln von Samenpflanzen haben drei Hauptfunktionen: die Pflanze im Boden zu verankern, Wasser und Mineralien aufzunehmen und nach oben zu transportieren und die Produkte der Photosynthese zu speichern. Einige Wurzeln sind so modifiziert, dass sie Feuchtigkeit aufnehmen und Gase austauschen. Die meisten Wurzeln liegen unter der Erde. Manche Pflanzen haben aber auch Adventivwurzeln, die über dem Boden aus dem Sproß hervorgehen.
  • 30.4: Blätter
    Blätter sind die Hauptstandorte für die Photosynthese: den Prozess, bei dem Pflanzen Nahrung synthetisieren. Die meisten Blätter sind normalerweise grün, da Chlorophyll in den Blattzellen vorhanden ist. Einige Blätter können jedoch unterschiedliche Farben haben, die durch andere Pflanzenpigmente verursacht werden, die das grüne Chlorophyll maskieren. Dicke, Form und Größe der Blätter werden der Umgebung angepasst. Jede Variation hilft einer Pflanzenart, ihre Überlebenschancen in einem bestimmten Lebensraum zu maximieren.
  • 30.5: Transport von Wasser und Stoffen in Pflanzen
    Die Struktur von Pflanzenwurzeln, Stängeln und Blättern erleichtert den Transport von Wasser, Nährstoffen und Photosynthese durch die Pflanze. Phloem und Xylem sind die Hauptgewebe, die für diese Bewegung verantwortlich sind. Wasserpotential, Evapotranspiration und Stomataregulation beeinflussen den Transport von Wasser und Nährstoffen in Pflanzen. Um zu verstehen, wie diese Prozesse funktionieren, müssen wir zuerst die Energetik des Wasserpotentials verstehen.
  • 30.6: Pflanzensensorische Systeme und Reaktionen
    Tiere können auf Umweltfaktoren reagieren, indem sie an einen neuen Standort ziehen. Pflanzen sind jedoch fest verwurzelt und müssen auf die umgebenden Umweltfaktoren reagieren. Pflanzen verfügen über ausgeklügelte Systeme, um Licht, Schwerkraft, Temperatur und körperliche Berührung zu erkennen und darauf zu reagieren. Rezeptoren nehmen Umweltfaktoren wahr und leiten die Informationen an Effektorsysteme weiter – oft über zwischengeschaltete chemische Botenstoffe – um Pflanzenreaktionen auszulösen.
  • 30.E: Pflanzenform und Physiologie (Übungen)

Quiz starten: Biologie 30 Pflanzenform und Physiologie MCQ-Quiz

Dieses NASA-Bild besteht aus mehreren satellitengestützten Ansichten der Erde. Um das Bild der gesamten Erde zu erstellen, kombinieren NASA-Wissenschaftler Beobachtungen verschiedener Teile des Planeten. (Kredit: NASA/GSFC/NOAA/USGS)

Aus dem Weltraum betrachtet bietet die Erde keine Hinweise auf die Vielfalt der dort lebenden Lebensformen. Es wird angenommen, dass die ersten Lebensformen auf der Erde Mikroorganismen waren, die Milliarden von Jahren im Ozean existierten, bevor Pflanzen und Tiere auftauchten. Die uns so vertrauten Säugetiere, Vögel und Blumen sind alle relativ neu und entstanden vor 130 bis 200 Millionen Jahren. Menschen haben diesen Planeten erst seit 2,5 Millionen Jahren bewohnt, und erst in den letzten 200.000 Jahren haben die Menschen angefangen, so auszusehen, wie wir es heute tun.

Kapitel 30: Pflanzenform und Physiologie MCQ Multiple-Choice-Fragen-Quiz Testbank

30.5 Transport von Wasser und Stoffen in Pflanzen

30.6 Pflanzensensorische Systeme und Reaktionen

Name: Biologie 30 Pflanzenform und Physiologie MCQ
Download-URL: MCQ-Quiz-PDF-eBook herunterladen
Buchgröße: 23 Seiten
Copyright-Datum: 2015
Sprache: Englisch US
Kategorien: Lehrmaterialien

Frage: Welches der folgenden Beispiele ist ein Beispiel für sekundäres Wachstum?

Zunahme der Dicke oder des Umfangs

Frage: Tracheiden, Gefäßelemente, Siebröhrenzellen und Begleitzellen sind Bestandteile von ________.

Frage: Wurzeln, die es einer Pflanze ermöglichen, auf einer anderen Pflanze zu wachsen, heißen ________.

Frage: Pflanzenregionen mit kontinuierlichem Wachstum bestehen aus ________.

Frage: Welcher der folgenden Zelltypen bildet den größten Teil des Inneren einer Pflanze?

Frage: Welcher der folgenden Orte ist der Hauptort der Photosynthese?

Frage: Neu gebildete Wurzelzellen beginnen im ________ verschiedene Zelltypen zu bilden.

Frage: Das primäre Wachstum einer Pflanze beruht auf der Wirkung der ________.


30.4 Blätter

Blätter sind die Hauptstandorte für die Photosynthese: den Prozess, bei dem Pflanzen Nahrung synthetisieren. Die meisten Blätter sind normalerweise grün, da Chlorophyll in den Blattzellen vorhanden ist. Einige Blätter können jedoch unterschiedliche Farben haben, die durch andere Pflanzenpigmente verursacht werden, die das grüne Chlorophyll maskieren.

Dicke, Form und Größe der Blätter werden der Umgebung angepasst. Jede Variation hilft einer Pflanzenart, ihre Überlebenschancen in einem bestimmten Lebensraum zu maximieren. Normalerweise haben die Blätter von Pflanzen, die in tropischen Regenwäldern wachsen, eine größere Oberfläche als die von Pflanzen, die in Wüsten oder sehr kalten Bedingungen wachsen, die wahrscheinlich eine kleinere Oberfläche haben, um den Wasserverlust zu minimieren.

Struktur eines typischen Blattes

Jedes Blatt hat typischerweise eine Blattspreite, die Lamina genannt wird, die auch der breiteste Teil des Blattes ist. Einige Blätter sind mit einem Blattstiel am Pflanzenstamm befestigt. Blätter, die keinen Blattstiel haben und direkt mit dem Pflanzenstamm verbunden sind, werden als sitzende Blätter bezeichnet. Kleine grüne Anhängsel, die normalerweise an der Basis des Blattstiels zu finden sind, werden als Nebenblätter bezeichnet. Die meisten Blätter haben eine Mittelrippe, die sich über die Länge des Blattes erstreckt und sich zu jeder Seite verzweigt, um Venen aus Gefäßgewebe zu bilden. Der Blattrand wird als Rand bezeichnet. Abbildung 30.21 zeigt den Aufbau eines typischen Eudicot-Blattes.

Innerhalb jedes Blattes bildet das Gefäßgewebe Venen. Die Anordnung der Adern in einem Blatt wird als Adernmuster bezeichnet. Monokotyledonen und Dikotyledonen unterscheiden sich in ihren Äderungsmustern (Abb. 30.22). Monokotyledonen haben parallele Adern, die Adern verlaufen in geraden Linien über die Länge des Blattes, ohne an einem Punkt zusammenzulaufen. Bei Dikotyledonen haben die Blattadern jedoch ein netzartiges Aussehen und bilden ein Muster, das als retikuläre Aderung bekannt ist. Eine erhaltene Pflanze, die Ginkgo biloba, hat dichotome Äderung, wo sich die Venen gabeln.

Blattanordnung

Die Anordnung der Blätter an einem Stängel wird als Phyllotaxie bezeichnet. Die Anzahl und Platzierung der Blätter einer Pflanze variiert je nach Art, wobei jede Art eine charakteristische Blattanordnung aufweist. Die Blätter werden entweder als wechselständig, spiralförmig oder gegenständig klassifiziert. Pflanzen, die nur ein Blatt pro Knoten haben, haben Blätter, die entweder wechselständig sind – was bedeutet, dass sich die Blätter auf jeder Seite des Stängels in einer flachen Ebene abwechseln – oder spiralförmig sind, was bedeutet, dass die Blätter in einer Spirale entlang des Stängels angeordnet sind. Bei einer gegenüberliegenden Blattanordnung entstehen zwei Blätter an derselben Stelle, wobei sich die Blätter entlang des Astes gegenüberliegend verbinden. Wenn drei oder mehr Blätter an einem Knoten verbunden sind, wird die Blattanordnung als quirlig klassifiziert.

Blattform

Blätter können einfach oder zusammengesetzt sein (Abbildung 30.23). Bei einem einfachen Blatt ist die Blattspreite entweder ganz ungeteilt – wie beim Bananenblatt – oder hat Lappen, aber die Trennung reicht nicht wie beim Ahornblatt bis zur Mittelrippe. Bei einem zusammengesetzten Blatt ist die Blattspreite vollständig geteilt und bildet Blättchen wie bei der Heuschrecke. Jedes Blättchen kann seinen eigenen Stiel haben, ist aber an der Rachis befestigt. Ein handförmig zusammengesetztes Blatt ähnelt einer Handfläche, wobei die Blättchen von einem Punkt nach außen strahlen. Beispiele hierfür sind die Blätter des Giftefeu, des Rosskastanienbaums oder der bekannten Zimmerpflanze Schefflera sp. (allgemeiner Name „Schirmpflanze“). Gefiedert zusammengesetzte Blätter haben ihren Namen von ihrem federartigen Aussehen, die Blättchen sind entlang der Mittelrippe angeordnet, wie bei Rosenblättern (Rosa sp.) oder die Blätter von Hickory-, Pekannuss-, Eschen- oder Walnussbäumen.

Blattstruktur und Funktion

Die äußerste Schicht des Blattes ist die Epidermis, die auf beiden Seiten des Blattes vorhanden ist und als obere bzw. untere Epidermis bezeichnet wird. Botaniker nennen die Oberseite die Adaxialfläche (oder Adaxis) und die Unterseite die Abaxialfläche (oder Abaxis). Die Epidermis hilft bei der Regulierung des Gasaustausches. Es enthält Spaltöffnungen (Abb. 30.24): Öffnungen, durch die der Gasaustausch stattfindet. Zwei Schließzellen umgeben jedes Stoma und regulieren sein Öffnen und Schließen.

Die Epidermis ist normalerweise eine Zellschicht dick, bei Pflanzen, die unter sehr heißen oder sehr kalten Bedingungen wachsen, kann die Epidermis jedoch mehrere Schichten dick sein, um vor übermäßigem Wasserverlust durch Transpiration zu schützen. Eine wachsartige Schicht, die als Kutikula bekannt ist, bedeckt die Blätter aller Pflanzenarten. Die Kutikula reduziert den Wasserverlust von der Blattoberfläche. Andere Blätter können kleine Härchen (Trichome) auf der Blattoberfläche haben. Trichome helfen, Pflanzenfresser abzuschrecken, indem sie die Bewegung von Insekten einschränken oder giftige oder schlecht schmeckende Verbindungen speichern. Sie können auch die Transpirationsrate verringern, indem sie den Luftstrom über die Blattoberfläche blockieren (Abbildung 30.25).

Unter der Epidermis von zweikeimblättrigen Blättern befinden sich Zellschichten, die als Mesophyll oder "Mittelblatt" bekannt sind. Das Mesophyll der meisten Blätter enthält typischerweise zwei Anordnungen von Parenchymzellen: das Palisadenparenchym und das Schwammparenchym (Abb. 30.26). Das Palisadenparenchym (auch Palisadenmesophyll genannt) hat säulenförmige, dicht gepackte Zellen und kann in einer, zwei oder drei Schichten vorliegen. Unterhalb des Palisadenparenchyms befinden sich lose angeordnete Zellen von unregelmäßiger Form. Dies sind die Zellen des schwammigen Parenchyms (oder schwammigen Mesophylls). Der Luftraum zwischen den schwammartigen Parenchymzellen ermöglicht den Gasaustausch zwischen dem Blatt und der Außenatmosphäre durch die Spaltöffnungen. Bei Wasserpflanzen helfen die Interzellularräume im Schwammparenchym dem Blatt zu schweben. Beide Schichten des Mesophylls enthalten viele Chloroplasten. Schließzellen sind die einzigen Epidermiszellen, die Chloroplasten enthalten.

Das Blatt enthält wie der Stängel Leitbündel aus Xylem und Phloem (Abb. 30.27). Das Xylem besteht aus Tracheiden und Gefäßen, die Wasser und Mineralien zu den Blättern transportieren. Das Phloem transportiert die Photosyntheseprodukte vom Blatt zu den anderen Pflanzenteilen. Ein einzelnes Leitbündel, egal wie groß oder klein, enthält immer sowohl Xylem- als auch Phloemgewebe.

Blattanpassungen

Nadelpflanzenarten, die in kalten Umgebungen gedeihen, wie Fichte, Tanne und Kiefer, haben Blätter, die verkleinert und nadelartig aussehen. Diese nadelartigen Blätter haben eingefallene Spaltöffnungen und eine kleinere Oberfläche: zwei Eigenschaften, die dazu beitragen, den Wasserverlust zu reduzieren. In heißen Klimazonen haben Pflanzen wie Kakteen zu Stacheln reduzierte Blätter, die in Kombination mit ihren saftigen Stängeln dazu beitragen, Wasser zu sparen. Viele Wasserpflanzen haben Blätter mit breiter Lamina, die auf der Wasseroberfläche schwimmen können, und eine dicke wachsartige Kutikula auf der Blattoberfläche, die Wasser abweist.

Link zum Lernen

Sehen Sie sich die Episode „The Pale Pitcher Plant“ der Videoserie an Pflanzen sind auch cool, ein Video der Botanical Society of America über eine fleischfressende Pflanzenart, die in Louisiana gefunden wurde.

Evolution-Verbindung

Pflanzenanpassungen in ressourcenarmen Umgebungen

Wurzeln, Stängel und Blätter sind so strukturiert, dass eine Pflanze das erforderliche Sonnenlicht, Wasser, Bodennährstoffe und Sauerstoffressourcen erhalten kann. Einige bemerkenswerte Anpassungen haben sich entwickelt, um Pflanzenarten zu ermöglichen, in weniger als idealen Lebensräumen zu gedeihen, wo eine oder mehrere dieser Ressourcen knapp sind.

In tropischen Regenwäldern ist Licht oft knapp, da viele Bäume und Pflanzen dicht beieinander wachsen und einen Großteil des Sonnenlichts daran hindern, den Waldboden zu erreichen. Viele tropische Pflanzenarten haben außergewöhnlich breite Blätter, um das Sonnenlicht zu maximieren. Andere Arten sind Epiphyten: Pflanzen, die auf anderen Pflanzen wachsen, die als physische Unterstützung dienen. Solche Pflanzen können hoch oben im Blätterdach auf den Ästen anderer Bäume wachsen, wo das Sonnenlicht reichlicher ist. Epiphyten leben von Regen und Mineralien, die in den Zweigen und Blättern der Stützpflanze gesammelt werden. Bromelien (Mitglieder der Ananasfamilie), Farne und Orchideen sind Beispiele für tropische Epiphyten (Abb. 30.28). Viele Epiphyten haben spezialisierte Gewebe, die es ihnen ermöglichen, Wasser effizient einzufangen und zu speichern.

Einige Pflanzen haben spezielle Anpassungen, die ihnen helfen, in nährstoffarmen Umgebungen zu überleben. Fleischfressende Pflanzen wie die Venusfliegenfalle und die Kannenpflanze (Abb. 30.29) wachsen in Mooren mit stickstoffarmen Böden. Bei diesen Pflanzen werden die Blätter modifiziert, um Insekten einzufangen. Die Blätter, die Insekten fangen, haben sich möglicherweise entwickelt, um diese Pflanzen mit einer zusätzlichen Quelle für dringend benötigten Stickstoff zu versorgen.

Viele Sumpfpflanzen haben Anpassungen, die es ihnen ermöglichen, in feuchten Gebieten zu gedeihen, wo ihre Wurzeln unter Wasser wachsen. In diesen Wassergebieten ist der Boden instabil und es steht nur wenig Sauerstoff zur Verfügung, um die Wurzeln zu erreichen. Bäume wie Mangroven (Rhizophora sp.) in Küstengewässern wachsen, produzieren oberirdische Wurzeln, die den Baum unterstützen (Abbildung 30.30). Einige Mangrovenarten sowie Zypressen haben Pneumatophoren: nach oben wachsende Wurzeln mit Poren und Gewebetaschen, die auf den Gasaustausch spezialisiert sind. Wildreis ist eine Wasserpflanze mit großen Lufträumen in der Wurzelrinde. Das luftgefüllte Gewebe – Aerenchym genannt – bietet einen Weg für Sauerstoff, um bis zu den Wurzelspitzen zu diffundieren, die in sauerstoffarmen Bodensedimenten eingebettet sind.

Betrachten Venusfliegenfallen: Kiefer des Todes, eine außergewöhnliche BBC-Nahaufnahme der Venusfliegenfalle in Aktion.


Einführung

Bilder werden häufig verwendet, um wissenschaftliche Daten auszutauschen und die visuellen Beweise zu liefern, die erforderlich sind, um Konzepte und Hypothesen in beobachtbare Ergebnisse zu verwandeln. Eine Analyse von 8 Millionen Bildern aus mehr als 650.000 in PubMed Central hinterlegten Artikeln ergab, dass 22,7% der Zahlen „Fotos“ waren, eine Kategorie, die Mikroskopbilder, diagnostische Bilder, radiologische Bilder und Fluoreszenzbilder umfasste [1]. Die Zellbiologie war eines der bildintensivsten Gebiete, mit Publikationen, die durchschnittlich etwa 0,8 Fotografien pro Seite enthielten [1]. Pflanzenwissenschaftliche Artikel enthielten etwa 0,5 Fotografien pro Seite [1].

Während es viele Ressourcen zu betrügerischen Bildmanipulationen und technischen Anforderungen für die Bildaufnahme und -veröffentlichung gibt [2–4], sind Daten zur Qualität der Berichterstattung und zur einfachen Interpretation bildbasierter Zahlen rar. Neuere Erkenntnisse deuten darauf hin, dass häufig wichtige methodische Details zur Bildaufnahme fehlen [5]. Forscher erhalten im Allgemeinen wenig oder keine Ausbildung im Entwerfen von Zahlen, aber viele Wissenschaftler und Redakteure berichten, dass Zahlen und Tabellen eines der ersten Elemente sind, die sie beim Lesen einer Arbeit untersuchen [6,7]. Wenn Wissenschaftler und Zeitschriften Artikel in sozialen Medien teilen, enthalten Beiträge oft Zahlen, um Interesse zu wecken. Die Suchmaschine PubMed kommt dem Wunsch der Wissenschaftler nach, die Daten zu sehen, indem sie Miniaturbilder aller Abbildungen in der Arbeit direkt unter der Zusammenfassung präsentiert [8]. Leser können auf jedes Bild klicken, um die Abbildung zu untersuchen, ohne jemals auf das Papier zuzugreifen oder die Einführung oder Methoden zu sehen. Das Quelldatentool von EMBO (RRID:SCR_015018) ermöglicht es Wissenschaftlern und Herausgebern, Zahlen sowie die zugrunde liegenden Daten auffindbar und maschinenlesbar zu teilen oder zu untersuchen [9].

Bildbasierte Abbildungen in Publikationen sind in der Regel für ein breites Publikum bestimmt. Dazu können Wissenschaftler im gleichen oder verwandten Fachgebieten, Redakteure, Patienten, Pädagogen und Stipendiaten gehören. Allgemeine Empfehlungen betonen, dass Autoren Figuren für ihr Publikum und nicht für sich selbst entwerfen sollten und dass Figuren selbsterklärend sein sollten [7]. Trotzdem sind Zahlen in wissenschaftlichen Arbeiten außerhalb des unmittelbaren Fachgebiets oft schwer zu interpretieren, was eine verpasste Chance darstellt, die Forschung einem breiten Publikum zugänglich zu machen. Strenge Qualitätsstandards würden auch die Reproduzierbarkeit von Bilddaten verbessern. Eine kürzlich durchgeführte Studie zu fMRT-Bilddaten hat beispielsweise gezeigt, dass eine unvollständige Dokumentation und Präsentation von Gehirnbildern zu nicht reproduzierbaren Ergebnissen führte [10,11].

Hier untersuchten wir die Qualität der Berichterstattung und die Zugänglichkeit bildbasierter Zahlen in Artikeln, die in Top-Journalen der Pflanzenwissenschaften, Zellbiologie und Physiologie veröffentlicht wurden. Zu den bewerteten Faktoren gehören die Verwendung von Maßstabsbalken, Erklärungen von Symbolen und Beschriftungen, klare und genaue Einfügungsmarkierungen und eine transparente Berichterstattung über das Objekt oder die Spezies und das Gewebe, die in der Abbildung gezeigt werden. Wir haben auch untersucht, ob Bilder und Etiketten für Leser mit der häufigsten Form der Farbenblindheit zugänglich sind [12]. Basierend auf unseren Ergebnissen geben wir gezielte Empfehlungen, wie Wissenschaftler aussagekräftige bildbasierte Abbildungen erstellen können, die einem breiten Publikum zugänglich sind. Diese Empfehlungen können auch verwendet werden, um Qualitätsstandards für Bilder festzulegen, die in neu entstehenden Bilddatenspeichern abgelegt werden.


30.3 Wurzeln

Am Ende dieses Abschnitts können Sie Folgendes tun:

  • Identifizieren Sie die beiden Arten von Wurzelsystemen
  • Beschreiben Sie die drei Zonen der Wurzelspitze und fassen Sie die Rolle jeder Zone beim Wurzelwachstum zusammen
  • Beschreiben Sie die Struktur der Wurzel
  • Beispiele für modifizierte Wurzeln auflisten und beschreiben

Die Wurzeln von Samenpflanzen haben drei Hauptfunktionen: die Pflanze im Boden zu verankern, Wasser und Mineralien aufzunehmen und nach oben zu transportieren und die Produkte der Photosynthese zu speichern. Einige Wurzeln sind so modifiziert, dass sie Feuchtigkeit aufnehmen und Gase austauschen. Die meisten Wurzeln liegen unter der Erde. Manche Pflanzen haben jedoch auch Adventivwurzeln, die aus dem Spross über dem Boden hervortreten.

Arten von Wurzelsystemen

Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Wurzelsystemen (Abbildung 30.15). Dikotosen haben ein Pfahlwurzelsystem, während Monokotyledonen ein faseriges Wurzelsystem haben. Ein Pfahlwurzelsystem hat eine senkrecht nach unten wachsende Hauptwurzel, aus der viele kleinere Seitenwurzeln hervorgehen. Löwenzahn ist ein gutes Beispiel dafür, dass ihre Pfahlwurzeln normalerweise abbrechen, wenn sie versuchen, dieses Unkraut zu ziehen, und sie können aus der verbleibenden Wurzel einen weiteren Trieb nachwachsen lassen. Ein Pfahlwurzelsystem dringt tief in den Boden ein. Im Gegensatz dazu befindet sich ein faseriges Wurzelsystem näher an der Bodenoberfläche und bildet ein dichtes Wurzelnetz, das auch dazu beiträgt, Bodenerosion zu verhindern (Rasengräser sind ein gutes Beispiel, ebenso wie Weizen, Reis und Mais). Einige Pflanzen haben eine Kombination aus Pfahlwurzeln und Faserwurzeln. Pflanzen, die in trockenen Gebieten wachsen, haben oft tiefe Wurzelsysteme, während Pflanzen, die in Gebieten mit reichlich Wasser wachsen, wahrscheinlich flachere Wurzelsysteme haben.

Wurzelwachstum und Anatomie

Das Wurzelwachstum beginnt mit der Samenkeimung. Wenn der Pflanzenembryo aus dem Samen hervorgeht, bildet die Keimwurzel des Embryos das Wurzelsystem. Die Wurzelspitze wird durch die Wurzelkappe geschützt, eine Struktur ausschließlich für Wurzeln und anders als jede andere Pflanzenstruktur. Die Wurzelkappe wird ständig ersetzt, da sie leicht beschädigt wird, wenn sich die Wurzel durch den Boden drückt. Die Wurzelspitze lässt sich in drei Zonen einteilen: eine Zone der Zellteilung, eine Zone der Elongation und eine Zone der Reifung und Differenzierung (Abb. 30.16). Die Zellteilungszone ist der Wurzelspitze am nächsten und besteht aus den sich aktiv teilenden Zellen des Wurzelmeristems. Die Dehnungszone ist die Stelle, an der die neu gebildeten Zellen an Länge zunehmen, wodurch die Wurzel verlängert wird. Ab dem ersten Wurzelhaar beginnt die Zellreifungszone, in der die Wurzelzellen beginnen, sich in spezielle Zelltypen zu differenzieren. Alle drei Zonen befinden sich im ersten Zentimeter oder so der Wurzelspitze.

Die Wurzel hat eine äußere Zellschicht, die Epidermis genannt wird, die Bereiche des Grundgewebes und des Gefäßgewebes umgibt. Die Epidermis bietet Schutz und hilft bei der Absorption. Wurzelhaare, die Erweiterungen der Wurzelepidermiszellen sind, vergrößern die Oberfläche der Wurzel und tragen stark zur Aufnahme von Wasser und Mineralien bei.

Innerhalb der Wurzel bildet das Grundgewebe zwei Bereiche: die Rinde und das Mark (Abb. 30.17). Im Vergleich zu Stängeln haben Wurzeln viel Rinde und wenig Mark. Beide Regionen umfassen Zellen, die photosynthetische Produkte speichern. Die Rinde liegt zwischen der Epidermis und dem Gefäßgewebe, während das Mark zwischen dem Gefäßgewebe und dem Zentrum der Wurzel liegt.

Das Gefäßgewebe in der Wurzel ist im inneren Teil der Wurzel angeordnet, der als Stele bezeichnet wird (Abb. 30.18). Eine Zellschicht, die als Endodermis bekannt ist, trennt die Stele im äußeren Teil der Wurzel vom Grundgewebe. Die Endodermis ist exklusiv für Wurzeln und dient als Kontrollpunkt für Materialien, die in das Gefäßsystem der Wurzel gelangen. An den Wänden der endodermalen Zellen befindet sich eine wachsartige Substanz namens Suberin. Diese wachsartige Region, bekannt als der Caspar-Streifen, zwingt Wasser und gelöste Stoffe, die Plasmamembranen der endodermalen Zellen zu durchqueren, anstatt zwischen den Zellen zu rutschen. Dadurch wird sichergestellt, dass nur von der Wurzel benötigte Stoffe die Endodermis passieren, während Giftstoffe und Krankheitserreger generell ausgeschlossen sind. Die äußerste Zellschicht des Gefäßgewebes der Wurzel ist der Perizyklus, ein Bereich, aus dem Seitenwurzeln entstehen können. Bei zweikeimblättrigen Wurzeln sind Xylem und Phloem der Stele abwechselnd X-förmig angeordnet, während bei einkeimblättrigen Wurzeln das Gefäßgewebe ringförmig um das Mark angeordnet ist.

Root-Änderungen

Wurzelstrukturen können für bestimmte Zwecke modifiziert werden. Einige Wurzeln sind zum Beispiel bauchig und speichern Stärke. Luftwurzeln und Stützwurzeln sind zwei Formen von oberirdischen Wurzeln, die zusätzliche Unterstützung bieten, um die Pflanze zu verankern. Pfahlwurzeln wie Karotten, Rüben und Rüben sind Beispiele für Wurzeln, die für die Lebensmittellagerung modifiziert werden (Abbildung 30.19).

Epiphytische Wurzeln ermöglichen es einer Pflanze, auf einer anderen Pflanze zu wachsen. Zum Beispiel entwickeln die epiphytischen Wurzeln von Orchideen ein schwammiges Gewebe, um Feuchtigkeit aufzunehmen. Der Banyanbaum (Ficus sp.) beginnt als Epiphyt, in den Ästen eines Wirtsbaums keimend entwickeln sich Luftwurzeln aus den Ästen und erreichen schließlich den Boden, wo sie zusätzliche Unterstützung bieten (Abb. 30.20). In Schraubenpinne (Pandanus sp.), ein palmenartiger Baum, der auf sandigen tropischen Böden wächst, entwickeln sich aus den Knoten oberirdische Stützwurzeln, die zusätzlichen Halt bieten.


Xylem und Phloem bilden das Gefäßgewebe in Pflanzen. Allgemein bekannt als ‘Sap’, transportieren Xylem und Phloem Wasser, Zucker und andere wichtige Substanzen zwischen Blättern, Stängeln und Wurzeln.

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Vorbauten

Stängel sind ein Teil des Sprosssystems einer Pflanze. Sie können eine Länge von wenigen Millimetern bis zu Hunderten von Metern haben. Sie variieren auch im Durchmesser, abhängig von der Pflanzenart. Die Stängel sind normalerweise oberirdisch, obwohl die Stängel einiger Pflanzen, wie der Kartoffel, auch unterirdisch wachsen. Die Stängel können krautig (weich) oder holzig sein. Ihre Hauptfunktion besteht darin, die Pflanze zu unterstützen, indem sie Blätter, Blüten und Knospen in einigen Fällen hält, Stängel auch Nahrung für die Pflanze speichern. Ein Stamm kann unverzweigt sein, wie der einer Palme, oder er kann stark verzweigt sein, wie der einer Magnolie. Der Stängel der Pflanze verbindet die Wurzeln mit den Blättern und hilft dabei, absorbiertes Wasser und Mineralien zu verschiedenen Teilen der Pflanze zu transportieren. Der Stängel hilft auch, die Produkte der Photosynthese (d. h. Zucker) von den Blättern zum Rest der Pflanze zu transportieren.

Pflanzenstängel, ob über- oder unterirdisch, zeichnen sich durch das Vorhandensein von Knoten und Internodien aus. Knoten sind Befestigungspunkte für Blätter, Luftwurzeln und Blüten. Die Stammregion zwischen zwei Knoten wird Internodium genannt. Der Stiel, der sich vom Stängel bis zur Blattbasis erstreckt, ist der Blattstiel. Eine Achselknospe befindet sich normalerweise in der Achselhöhle (dem Bereich zwischen der Basis eines Blattes und dem Stängel), wo sie einen Zweig oder eine Blüte hervorbringen kann. Die Spitze (Spitze) des Sprosses enthält das apikale Meristem innerhalb der apikalen Knospe.


Meristemgewebe und Pflanzenentwicklung

Meristematische Gewebe sind Zellen oder Zellgruppen, die sich teilen können. Diese Gewebe in einer Pflanze bestehen aus kleinen, dicht gepackten Zellen, die sich weiter teilen können, um neue Zellen zu bilden. Meristematisches Gewebe ist gekennzeichnet durch kleine Zellen, dünne Zellwände, große Zellkerne, fehlende oder kleine Vakuolen und keine Interzellularräume.

Meristematische Gewebe werden an vielen Stellen gefunden, unter anderem in der Nähe der Wurzel- und Stängelspitzen (Apikalmeristeme), in den Knospen und Knoten von Stängeln, im Kambium zwischen Xylem und Phloem bei zweikeimblättrigen Bäumen und Sträuchern, unter der Epidermis von zweikeimblättrigen Bäumen und Sträucher (Korkkambium) und im Pericyclus der Wurzeln, wodurch Zweigwurzeln gebildet werden. Die zwei Arten von Meristemen sind primäre Meristeme und sekundäre Meristeme.


Pflanzenzellbiologie

Pflanzenzellbiologie, Zweite Ausgabe: Von der Astronomie zur Zoologie verbindet die Grundlagen der Pflanzenanatomie, Pflanzenphysiologie, Pflanzenwachstum und -entwicklung, Pflanzentaxonomie, Pflanzenbiochemie, Pflanzenmolekularbiologie und Pflanzenzellbiologie. Es deckt alle Aspekte der Pflanzenzellbiologie ab, ohne eine Pflanze, ein Organell, ein Molekül oder eine Technik hervorzuheben. Obwohl die meisten Beispiele auf Pflanzen ausgerichtet sind, werden grundlegende Ähnlichkeiten zwischen allen lebenden eukaryontischen Zellen (Tier und Pflanze) erkannt und verwendet, um Zellprozesse am besten zu veranschaulichen. Dies ist ein unverzichtbares Nachschlagewerk für Wissenschaftler mit einem Hintergrund in Pflanzenanatomie, Pflanzenphysiologie, Pflanzenwachstum und -entwicklung, Pflanzentaxonomie und mehr.

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Viruzide Aktivität einer proprietären Mischung aus pflanzlichen Ölen (Viruxal) gegen SARS-CoV-2 und Influenzaviren – und in vitro lernen

Hintergrund Das Auftreten eines neuartigen Coronavirus namens SARS-CoV-2, das zu einer globalen Pandemie COVID-19 führte, hat weltweit zu einem dramatischen Verlust von Menschenleben geführt und die öffentliche Gesundheit vor eine beispiellose Herausforderung gestellt. Viruxal ist ein Medizinprodukt in Form eines Nasen- und Mundsprays, das eine geschützte Mischung aus pflanzlichen Ölen enthält, die gegen umhüllte Viren wirkt. Das Ziel dieser Studie war es, die Virusdeaktivierungsaktivität von Viruxal gegen SARS-CoV-2- und Influenza A(H1N1)-Viren zu bewerten.

Methoden Ein Assay zum Nachweis der viruziden Aktivität wurde mit vier Konzentrationen von Viruxal auf zwei Virussuspensionen durchgeführt. Die Bewertungen wurden basierend auf den aus dem Assay gemessenen logarithmischen Reduktionswerten vorgenommen.

Ergebnisse Viruxal zeigte eine viruzide Aktivität, indem es den Virustiter für die behüllten Viren SARS-CoV-2 und Influenza A (H1N1) nach 30-minütigem Kontakt um mehr als 90% reduzierte.

Schlussfolgerungen Viruxal wurde auf seinen potentiellen Nutzen als Medizinprodukt zur Behandlung und Vorbeugung von behüllten Atemwegsviren validiert.


Schau das Video: Pflanze und Blüte Aufbau - einfach erklärt (Juni 2022).