Pflanzensystembiologie (Wahl Pflanzenwissenschaften) - Cheatsheet.pdf

Binäre Nomenklatur und ihre Anwendung in der Taxonomie

Definition:

Binäre Nomenklatur: System zur wissenschaftlichen Benennung von Organismen, bestehend aus Gattungs- und Artnamen.

Details:

• Begründet von Carl von Linné.
• Verwendet latinisierte Namen für eine universelle Verständigung.
• Schreibweise: Gattungsname groß, Artname klein, beide kursiv (z.B. Homo sapiens).
• Wichtig für die klare Kommunikation und Klassifikation in der Biologie.
• Hilft bei der Identifikation und Vermeidung von Missverständnissen.

Molekularbiologische Techniken in der Pflanzenklassifikation

Definition:

Molekularbiologische Techniken zur Klassifikation von Pflanzen basieren auf der Analyse genetischer Sequenzen zur besseren Bestimmung und Differenzierung von Pflanzenarten.

Details:

• Verwendung von DNA-Sequenzierung (z.B. Sanger-Sequenzierung, Next-Generation-Sequencing)
• Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zur Amplifikation von DNA-Proben
• Genomische Marker wie SNPs, mikrosatelliten und rDNA-Spacer
• Vergleich von Chloroplasten- und Mitochondrien-DNA für phylogenetische Studien
• Barcoding auf Basis spezifischer Genabschnitte (z.B. rbcL, matK)
• Analyse von Transkriptomen und Proteomen für funktionelle Klassifikationen

Unterschiede zwischen Monokotylen und Dikotylen

Definition:

Monokotyle und Dikotyle sind zwei Klassen von Bedecktsamern, die sich durch Keimblattzahl, Blattnervatur, Wurzelsystem, Leitbündelanordnung und Blütenorgane unterscheiden

Details:

• Monokotyle: ein Keimblatt, parallelnervige Blätter, meist faseriges Wurzelsystem, zerstreute Leitbündel, Blütenorgane meist dreizählig
• Dikotyle: zwei Keimblätter, netznervige Blätter, meist Pfahlwurzel, Leitbündel ringförmig angeordnet, Blütenorgane meist vier- oder fünfzählig

Zellstrukturen und -funktionen in Pflanzengeweben

Definition:

Zellstrukturen bestimmen die Funktionen der Zellen in verschiedenen Pflanzengeweben.

Details:

• Zellwand: Gibt Form und Stabilität, besteht aus Cellulose, Hemicellulose und Lignin
• Zellmembran: Reguliert Stofftransport in und aus der Zelle
• Mitochondrien: Energieproduktion durch Zellatmung
• Vakuolen: Speichern Wasser, Abfallstoffe und Nährstoffe, regulieren Turgordruck
• Endoplasmatisches Retikulum: Synthese und Transport von Proteinen und Lipiden
• Golgi-Apparat: Modifikation, Verpackung und Transport von Proteinen und Lipiden
• Plasmodesmen: Kommunikationskanäle zwischen benachbarten Pflanzenzellen
• Zellkern: Steuerzentrum der Zelle, enthält das Genom

Rolle der natürlichen Selektion und Gendrift in der Pflanzenevolution

Definition:

Natürliche Selektion und Gendrift sind fundamentale Mechanismen der Evolution, die die genetische Zusammensetzung von Pflanzenpopulationen verändern.

Details:

• Natürliche Selektion: Begünstigt Gene, die die Überlebens- und Fortpflanzungschancen erhöhen.
• Gendrift: Zufällige Veränderung der Allelfrequenzen, besonders in kleinen Populationen bedeutend.
• Selektionstypen: Stabilisierende, gerichtete und disruptive Selektion.
• Flaschenhalseffekt und Gründereffekt als Sonderfälle der Gendrift.
• Beispiel: Anpassungen an Umweltbedingungen wie Dürre oder Nährstoffverfügbarkeit.
• Gendrift kann zur Verringerung der genetischen Diversität führen.

Genregulation und Epigenetik in Pflanzen

Definition:

Genregulation und Epigenetik bestimmen, wie Gene in Pflanzen aktiviert oder deaktiviert werden, ohne die DNA-Sequenz zu verändern.

Details:

• Transkriptionsfaktoren binden an Promotoren oder Enhancer, um Genexpression zu steuern.
• DNA-Methylierung: Methylgruppen (\texttt{-CH\textsubscript{3}}) an Cytosinresten hemmen Genexpression.
• Histon-Modifikation: Acetylierung, Methylierung beeinflussen Chromatinstruktur und Genaktivität.
• RNA-Interferenz (RNAi): Kleine RNA-Moleküle (siRNA, miRNA) verhindern Translation.
• Epigenetische Veränderungen sind oft reversibel, aber können auch über Generationen vererbt werden.

Pflanzeninteraktionen mit abiotischen Umweltfaktoren

Definition:

Wechselwirkungen pflanzlicher Funktionen mit abiotischen Umweltfaktoren wie Licht, Wasser, Nährstoffe und Temperatur

Details:

• Licht: Beeinflusst Photosynthese, Photomorphogenese, Photoperiodismus
• Wasser: Notwendig für Turgordruck, Nährstofftransport, Biochemische Reaktionen
• Nährstoffe: Essentiell für Wachstumsprozesse, Makro- und Mikronährstoffe
• Temperatur: Reguliert Enzymaktivität, Keimung, Vermehrung
• Stomata-Regulation: Gasaustausch und Transpiration beeinflusst
• Mechanismen der Stressantworten: Osmoregulation, Schutzproteine
• Oberflächenbeschaffenheit: Reflektion und Absorption von Licht, Verfügbarkeit von Wasser und Nährstoffen

Einfluss des Klimawandels auf Pflanzenverbreitung

Definition:

Veränderungen in Klima beeinflussen die geografische Verbreitung von Pflanzenarten.

Details:

• Temperaturerhöhung und veränderte Niederschlagsmuster beeinflussen Wachstumsbedingungen.
• Verschiebungen von Vegetationszonen in höhere Breiten und Höhenlagen.
• Störung bestehender Pflanzengemeinschaften, Ausbreitung invasiver Arten.
• Anpassungen durch genetische Variabilität oder Migrationsstrategien.
• Potenzielle Auswirkungen auf landwirtschaftliche Erträge und Biodiversität.
• Mathematische Modelle zur Vorhersage von Verbreitungsmustern nutzen Parametrisierungen basierend auf klimatischen Faktoren: - Temperaturoptima - Niederschlagsbedarfe - Photosynthetische Aktivität: Messung: Lichtabsorption: Diffusion: - Lichtabsorption” - Wachstumsperioden: durch südfällige Verschiebung von Fortschritten in der Wachstumsperiode oder: