Stressphysiologie 2010PD Dr. Klaus-J. Appenroth

1.Ein biologisches Stresskonzept2. Abiotischer Stress2.1. Anthropogene Stressfaktoren2.2. Andere Abiotische Stressfaktoren3. Biotischer Stress- Organismische Interaction als Stress- Konstitutive und induzierte Abwehr- Systemische Abwehr

Nekrotrophie Biotrophie Hemibiotrophie

Angriff -Sekretion von Zellwand-abbauenden Enzymen-Toxine-Beides

Enger intrazellulärer Kontakt mit Pflanzenzellen

Anfangs biotroph, dann nekrotroph

Interaktion -Abtöten der Pflanzenzelle, danach Befall- extensiver Gewebeabbau

Pflanzenzellen bleiben am leben und werden nur gering geschädigt

Nur am Anfang bleiben Pflanzenzellen am Leben; Zwischenstellung

Wirtsspektrum breit Gering, oft sogar artspezifisch

Zwischenstellung

Beispiele Fäulnisbakterien(Erwinia spp.)Fäulnispilze(Botrytis cinera)

Pilzlicher Mehltau und Brände; Viren; endoparasitische Nematoden

Kartoffelkrautfäule(Phytophtera infestans)

Histondeacetylase reduziert core HistonH3 und H4 – stört Expression von Mais-Defensgene

Resistente MutanteMaize

(Cochliobolus carbonum)

Fusicoccin: hemmt Plasmamembran-ATPase.Führt zur irreversiblen Stomataöffnung, Tod durch Welke.

Elektronenmikroskopische Aufnahme: Haustorium

Hemibiotrophe Pilze: Übergang biotroph zu nekrotroph,meist durch höhere Ansprüche des gewachsenen Pilzes bedingt.

Kartoffelkrautfäule. Ursache der Hungerkatastrophe 1846/ 1847 in Irland

2. Bakterielle Pathogene

Bacteria colonizing the free space Bacteria in the free space surrounded by extracellularPolysaccharides, next to the cell wall.

Expression von Genen des Hypersensitivitätsreaktion- und Pathogenitätsclusters

Ähnliche Reaktionen bei Tieren und Pflanzen auf Bakterienbefall

3. Pathogene Pflanzenviren

40 Familien von Pflanzenviren

Meist single-stranded sense RNA-Viren (z. B. TMV)

Seltener DNA-Viren (z. B. CaMV)

Generell biotroph.

-Chlorosen

-Nekrosen

-Mosaikmuster

-Wachstumshemmung

TMV(ss RNA)

CMV(ds DNA)

Viele Virengenome sequenziert.Beispiel CaMV: 7 offene Leserahmen. dsDNA-Virus, 8 kbp groß

Replikation meist im Cytoplasma, wobei der Translationsapparat der Pflanzen verwendet wird.

2. Übergang in Nachbarzellen

Kein Übergang direkt durch Membran (Gegensatz zu tierischen Systemen).

Movement-Proteine (MP) sorgen für Transport durch Plamodesmata.

Zwei Strategien:

- ssRNA (TMV) vergrößert die Plasmodemata bis auf den

10-fachen Durchmesser – Transport möglich

-dsDNA sorgen für die Ausbildung tubulärer Strukturen aus MPs

Langstreckentransport fast unbekannt, in einigen Fällen Phloemtransport.

4. Viroide

Ca. 20 Gattungen, die Pflanzenkrankheiten erzeugen.

1 mm lange, runde Würmer, wirken fast immer über Wurzeln

Obligat biotroph

Ectoparasitische Nematoden: Wurzeloberfläche

Endoparasitische Nematoden: dringen in Wurzeln ein

Penetrieren die Zellwand mit einem hohen Stylet:

6. Arthropoden

Besonders wichtig bei herbivoren Insekten:

1. Kauende Insekten

Erzeugen die größten Schäden:

Heuschreckenarten und

Colorado-Kartoffelkäfer

Sekundäre Schäden durch nachfolgende

Infektion.

Besonders wichtig bei herbivoren Insekten: 2. Saugende Insekten

Grashüpfer, Blattläuse, Thripse

Primäre Wirkung: Bei schwerem Befall chronischer Mangel an

Photosyntheseprodukten.

Sekundäre Wirkung: Übertragung von Viren direkt in das Gefäßsystem

Übertragung von Viren direkt in das Gefäßsystem

Parasitismus – Halbschmarotzer

Gastpflanze ernährt sich autotroph und entzieht dem Wirt

lediglich Wasser und Nährstoffe.

Beispiel: Misteln

Triphysaria auf Maiswurzel