Seit mehr als 100 Jahren stellt das Phytohormon Auxin (aus dem griechischem αὐξάνω auxano „wachsen“) ein weitgefächertes Feld für die Pflanzenforschung dar, welches noch lange nicht ausgeschöpft zu sein scheint. Seit den ersten untersuchten Effekten von Auxin auf den Phototropismus und Gravitropismus wurden bereits vielzählige weitere Funktionen dieses Hormons im Pflanzenkörper aufgedeckt. Auf zellulärer Ebene wirkt Auxin auf die Zellteilung, -differenzierung und -elongation und hat damit z. B. wesentlichen Einfluss auf Entwicklungsprozesse während der Embryogenese und Organogenese. Des Weiteren spielt das Hormon eine Rolle bei der Seneszenz, der Pathogenantwort, abiotischen Stressantworten und der Abszission (zusammengefasst in Sauer et al., 2013). Die folgende Arbeit konzentriert sich auf die für die Entwicklung höherer Pflanzen bedeutenden Auswirkungen und ermöglicht eine grobe Einsicht in die Vielfältigkeit von natürlichen Auxinen. Zu Beginn wird ein Überblick über Prozesse der Homöostase wie Auxinbiosynthese, -inaktivierung, -abbau und -transport gegeben. Anschließend wird auf die Auxinrezeptoren und -signalwege näher eingegangen um die molekularen und zellulären Effekte des Phytohormons zu erläutern. Der Hauptteil schließlich beschäftigt sich mit der Rolle von Auxin während der Embryogenese und Organogenese. Der Schwerpunkt liegt dabei auf grundlegenden Entwicklungsprozessen wie der Achsenbildung, der Meristementwicklung und der postembryonalen Bildung lateraler Organe, wie Blätter und Wurzeln.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einleitung
- 2 Natürliche Auxine
- 3 Auxinmetabolismus und -transport
- 3.1 Auxinbiosynthese
- 3.1.1 Die tryptophanabhängige Auxinbiosynthese
- 3.1.2 Die tryptophanunabhängige Auxinbiosynthese
- 3.2 Speicherung und Inaktivierung von IAA
- 3.2.1 IAA-Konjugate
- 3.2.2 Indol-3-buttersäure
- 3.2.3 Methyl-IAA
- 3.2.4 OxIAA
- 3.3 Auxintransport
- 3.1 Auxinbiosynthese
- 4 Molekulare Wirkungsmechanismen
- 4.1 Gene der Auxinantwort
- 4.2 Auxinrezeptoren und -signalwege
- 4.2.1 Die SCF (TIR1)-abhängige Gentranskription
- 4.2.2 ABP1 und transkriptionsunabhängige Signalwege
- 5 Physiologische Auswirkungen von Auxin
- 5.1 Die Rolle von Auxin während der Embryogenese
- 5.1.1 Die Determinierung der apikal-basalen Achse
- 5.1.2 Die Bildung des Wurzelapikalmeristems
- 5.2 Die Rolle von Auxin während der Organogenese
- 5.2.1 Die Bildung von Blattprimordien durch das primäre Sprossmeristem
- 5.2.2 Die auxinvermittelte Apikaldominanz
- 5.2.3 Die postembryonale Entwicklung lateraler Wurzeln
- 5.1 Die Rolle von Auxin während der Embryogenese
- 6 Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Bachelorarbeit untersucht die Rolle von Auxinen in der Entwicklung höherer Pflanzen. Ziel ist es, das Verständnis der Auxinbiosynthese, des Auxintransports und der molekularen Wirkungsmechanismen von Auxinen zu vertiefen, sowie deren physiologische Auswirkungen auf die Embryogenese und Organogenese zu beschreiben.
- Auxinbiosynthese und -metabolismus
- Auxintransport und -verteilung
- Molekulare Wirkungsmechanismen von Auxinen
- Rolle von Auxinen während der Embryogenese
- Rolle von Auxinen während der Organogenese
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in das Thema der Rolle von Auxinen in der Pflanzenentwicklung ein und gibt einen Überblick über die Struktur der Arbeit.
2 Natürliche Auxine: Dieses Kapitel beschreibt die verschiedenen natürlichen Auxine und deren chemische Strukturen.
3 Auxinmetabolismus und -transport: Dieses Kapitel behandelt ausführlich die Biosynthese von Auxin, sowohl den tryptophanabhängigen als auch den tryptophanunabhängigen Weg. Es beschreibt verschiedene Enzyme und Zwischenprodukte und beleuchtet die Regulation dieser Prozesse. Des Weiteren wird die Speicherung und Inaktivierung von Indol-3-essigsäure (IAA) durch Konjugation detailliert erklärt, einschließlich der Diskussion verschiedener Konjugate wie IAA-glucose. Schließlich wird der Auxintransport, sowohl der uni- als auch der bidirektionale Transport, mit den beteiligten Transportproteinen wie PIN und AUX1 erläutert, sowie die Bedeutung des polaren Auxintransportes für die Pflanzenentwicklung. Der Fokus liegt auf der komplexen Interaktion verschiedener Prozesse, die die Auxinkonzentration in der Zelle und im Gewebe regulieren und die räumliche Verteilung des Hormons beeinflussen.
4 Molekulare Wirkungsmechanismen: Dieses Kapitel beschreibt die molekularen Mechanismen der Auxinwirkung. Es werden die Gene der Auxinantwort, die Auxinrezeptoren und die Signalwege, insbesondere der SCF(TIR1)-abhängige Weg und die Rolle von ABP1, detailliert dargestellt. Die komplexen Interaktionen zwischen verschiedenen Proteinen und Genen, die zur Auxinantwort führen, werden erläutert. Die Bedeutung der Auxinrezeptoren für die Spezifität und die Feinabstimmung der Auxinwirkung wird hervorgehoben, und die vielschichtigen Signalwege werden im Detail analysiert, wobei auf transkriptionsabhängige und -unabhängige Signalwege eingegangen wird.
5 Physiologische Auswirkungen von Auxin: Dieses Kapitel konzentriert sich auf die physiologischen Effekte von Auxinen während der Embryogenese und Organogenese. Die Embryogenese wird detailliert behandelt, beginnend mit der Festlegung der apikal-basalen Achse und der Entwicklung des Wurzelapikalmeristems. Die Rolle von Auxin im Prozess wird anhand von Beispielen und aktuellen Forschungsergebnissen erklärt. Die Organogenese umfasst die Bildung von Blattprimordien, die auxinvermittelte Apikaldominanz und die Entwicklung lateraler Wurzeln. Für jeden Prozess wird der Einfluss des Auxintransportes und der Auxinkonzentration ausführlich erläutert, sowie die Interaktion mit anderen Entwicklungssignalen. Die Kapitel seziert die verschiedenen Stadien dieser komplexen Prozesse und erklärt die vielfältigen Rollen von Auxin.
Schlüsselwörter
Auxine, Pflanzenentwicklung, Embryogenese, Organogenese, Auxinbiosynthese, Auxintransport, Molekulare Wirkungsmechanismen, Apikaldominanz, Wurzelentwicklung, Blattentwicklung, Signaltransduktion.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zur Bachelorarbeit: Die Rolle von Auxinen in der Entwicklung höherer Pflanzen
Was ist der Gegenstand dieser Bachelorarbeit?
Die Bachelorarbeit untersucht die Rolle von Auxinen in der Entwicklung höherer Pflanzen. Sie befasst sich mit der Auxinbiosynthese, dem Auxintransport, den molekularen Wirkungsmechanismen und den physiologischen Auswirkungen von Auxinen auf die Embryogenese und Organogenese.
Welche Kapitel umfasst die Arbeit?
Die Arbeit gliedert sich in sechs Kapitel: Einleitung, Natürliche Auxine, Auxinmetabolismus und -transport, Molekulare Wirkungsmechanismen, Physiologische Auswirkungen von Auxin und Ausblick. Jedes Kapitel behandelt spezifische Aspekte der Auxinwirkung in Pflanzen.
Was wird im Kapitel "Auxinmetabolismus und -transport" behandelt?
Dieses Kapitel beschreibt detailliert die Biosynthese von Auxin (tryptophanabhängig und -unabhängig), die Speicherung und Inaktivierung von Indol-3-essigsäure (IAA) durch Konjugation, und den Auxintransport (uni- und bidirektional) mit den beteiligten Transportproteinen (PIN und AUX1). Der Fokus liegt auf der Regulation der Auxinkonzentration und der räumlichen Verteilung des Hormons.
Was wird im Kapitel "Molekulare Wirkungsmechanismen" erläutert?
Dieses Kapitel erklärt die molekularen Mechanismen der Auxinwirkung, einschließlich der Gene der Auxinantwort, der Auxinrezeptoren und der Signalwege (SCF(TIR1)-abhängiger Weg und die Rolle von ABP1). Es werden die komplexen Interaktionen zwischen Proteinen und Genen sowie transkriptionsabhängige und -unabhängige Signalwege analysiert.
Welche physiologischen Auswirkungen von Auxinen werden behandelt?
Das Kapitel "Physiologische Auswirkungen von Auxin" konzentriert sich auf die Effekte von Auxinen während der Embryogenese (Festlegung der apikal-basalen Achse, Entwicklung des Wurzelapikalmeristems) und der Organogenese (Bildung von Blattprimordien, auxinvermittelte Apikaldominanz, Entwicklung lateraler Wurzeln). Der Einfluss des Auxintransportes und der Auxinkonzentration sowie die Interaktion mit anderen Entwicklungssignalen werden erläutert.
Welche Schlüsselwörter beschreiben die Arbeit?
Die Arbeit wird durch folgende Schlüsselwörter charakterisiert: Auxine, Pflanzenentwicklung, Embryogenese, Organogenese, Auxinbiosynthese, Auxintransport, Molekulare Wirkungsmechanismen, Apikaldominanz, Wurzelentwicklung, Blattentwicklung, Signaltransduktion.
Welche Ziele verfolgt die Arbeit?
Die Arbeit zielt darauf ab, das Verständnis der Auxinbiosynthese, des Auxintransports und der molekularen Wirkungsmechanismen von Auxinen zu vertiefen und deren physiologische Auswirkungen auf die Embryogenese und Organogenese zu beschreiben.
Gibt es eine Zusammenfassung der einzelnen Kapitel?
Ja, die Arbeit enthält eine Zusammenfassung der einzelnen Kapitel, welche die wichtigsten Inhalte jedes Kapitels kurz und prägnant zusammenfasst.
Für wen ist diese Arbeit bestimmt?
Diese Arbeit ist für ein akademisches Publikum bestimmt und dient der Analyse von Themen im Bereich der Pflanzenentwicklung auf strukturierte und professionelle Weise.
- Quote paper
- Julie Lüttgen (Author), 2013, Rolle von Auxinen während der Entwicklung höherer Pflanzen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/293132
