1. Samenschalen

Sinapis alba
Embryo
(aus Nucellus entstanden)
Merkmale eines Samens
1. Junge Pflanze (= Embryo), die
2. meistens ein Nährgewebe bei sich hat,
3. von einer Samenschale umgeben ist
und sich
4. im vorübergehenden Ruhezustand befindet.
(3 morphologische und 1 physiologisches Merkmal)
Merkmale einer Knospe
1. End- oder achselständige Sproßabschnitte
(= Blatt- oder Blütentrieb), die
2. meist gestaucht und
3. meist von Schuppenblättern umhüllt sind
und sich
4. im vorübergehenden Ruhezustand befinden.
(3 morphologische und 1 physiologisches Merkmal)
Beispiel für Knospe: Turionen von Spirodela polyrhiza
Ursachen der Samenruhe (Dormanz)
1. Samenschalen-Dormanz
- mechanisches Hindernis für Quellung
- Behinderung des Gasaustausches
(Zufuhr von Sauerstoff für Atmung)
- Retention von Inhibitoren
(ABA, Zimtsäurederivate, Cumarine)
- Erzeugung von Inhibitoren
2. Embryo-Dormanz
- morphologische Unreife
- Endogene Inhibitoren (ABA)
- Verhältnis ABA/ GAx
3. Sekundäre Dormanz
Mechanismus weitgehend unbekannt
Aufhebung der Samenruhe
(Dormanz)
1. Nachreife (after-ripening)
Reduktion des Wassergehaltes durch Trocknung
2. Kältebehandlung (chilling)
Viele Samen brauchen 0 – 10oC in voll
hydratisiertem Zustand für einige Wochen.
3. Lichtbehandlung (Photodormancy)
Oft zusätzlich zur Nachreife oder
Kältebehandlung, sehr unterschiedlich
- ein Lichtpuls: Lactuca sativa
- mehrfache Lichtpulse: Kalanchoe
- spezifische Lichtperiode
Samenbildung und Samenkeimung
Viviparie bei Samenpflanzen
Umgehung der Samenruhe, Embryo entwickelt sich
direkt auf der Mutterpflanze.
Experiment: Unreife Samen sind oft keimfähig, wenn sie
von der Mutterpflanze isoliert werden.
Schlussfolgerung: Der Embryo ist bereits vor der
Reifungsphase in der Lage sich zum Keimling zu
entwickeln, wird aber von der Mutterpflanze daran gehindert.
Siehe Abbildung
Viviparie bei Mais
Besonders ABA-Mutanten haben bei der Analyse geholfen:
vp5, vp7
gestörte ABA-Biosynthese
vp1
Defekte in der ABA-Rezeption
Zwei verschiedene ABA-Effekte:
1. Hemmung der Keimung durch ABA
2. Induzierung der Samendormanz durch ABA
Sonnenblume
Isolierte
Embryonen
Dominierende Rolle von ABA bei der Dormanz
1. Reis
Tos17-Transposon-Mutanten sind defekt im
Zeaxanthinepoxidase-Gen (Biosynthese von ABA)
Viviparie (ähnlich bei Cerealien)
2. Tabak
Überexpression von Zeaxanthinepoxidase erhöht Dormanz,
Antisense-Expression erniedrigt Dormanz.
3. Helianthus annuus
Inhibitoren der ABA-Biosynthese (zB Norfluorazon) stimulieren
Keimung.
Schlussfolgerung: Aufrechterhaltung der Dormanz ist ein aktiver
Prozess, der Biosynthese von ABA erfordert.
4. Arabidopsis thaliana
ABA insensitive (abi)
Enhanced response to ABA (era)
Ethylen
Constitutive triple response (ctr)
Die Wirkung von Ethylen
(triple response)
Ethylen
1. Constitutive triple (ctr1) ist ein „enhancer“ der ABA-insensitiven Mutante abi1-1
ctr1 zeigt Wirkung von Ethylen in dessen Abwesenheit (= konstitutiv).
ctr1 unterdrückt folglich ABA-Wirkung und verstärkt damit den
Phänotyp von abi1-1.
2. Ethylen insensitiv (ein2) ist ein Supressor der ABA-insensitiven Mutante abi1-1
abi1-1 ist (relativ) unempfindlich gegen die Keimungshemmung von ABA, d.h die Mutante keimt in Anwesenheit von ABA.
ein2 ist unempfindlich gegen Ethylen und kann deshalb
seinen hemmenden Effekt auf die ABA-Hemmung nicht
entfalten. Damit fördert die ein2-Mutation die
Keimungshemmung und stellt einen Supressor von abi1 dar.
Aufbau einer Caryopse
Karyopsenkeimung
1. Quellung
2. Anstieg von Gibberellinsäure (GAx) im Embryo durch
Freisetzung und Neusynthese
3. Induktion von alpha-Amylase, Proteasen und anderen Hydrolasen
in der Aleuronschicht durch GAx aus Embryo.
4. Sekretion der Enzyme aus der Aleuronschicht in Endosperm
5. Aktivierung von beta-Amylase im Endosperm (Freisetzung durch
Proteasen)
6. Freisetzung von Hormonen (besonders Auxin) im Endosperm
7. Übertragung der Hormone zum Embryo
Samenkeimung
= Übergang von der Dormanz (Samenruhe) in den aktiven Zustand
1. Quellungsphase
= reversible Wasseraufnahme und Quellung
2. Atmungsphase
= Aktivierung vorhandener Enzyme
3. Wachstumsphase
= Streckung, Teilung
4. Operationales Kriterium
= Durchbruch der Radikula durch Testa
Gibberellinsäure
Gibberellinsäure
Kritischer Punkt: Mechanischer Widerstand des Endosperms