Biotische Interaktionen

• 79% der Erdatmosphäre besteht aus Stickstoff -> nicht nutzbar für Pflanzen
• Rhizobakterien fixieren Stickstoff, Pflanzen als Energieversorger für Rhizobakterien
• Rhizobien greifen in Wurzelentwicklung ein
• Pilz-Pflanzen Symbiose

  • verbessern Wasser- und Nährstoffaufnahme
  • Endomycorrhiza = in-Pilz-Wurzel
  • Pilze verwenden Extrazellularräume
  • Liefern Wasser und Mineralien -> erhöhen Wasserverfügbarkeit
  • Chlorophyllfreie Pflanze nutzt Pilz um Kohlenstoffquellen anzuzapfen
• Herbivorie

  • Blattfraß, Phloemsaft-Entnahme
  • Pflanzen unbequeme Nahrungsquelle
  • Schutz gegen Herbivore durch Dornen oder harte Epidermis
• Kommunikation von Pflanzen

  • über chemische Stoffe
  • angegriffene Pflanzen produzieren flüchtige Signalstoffe die von anderen Pflanzen aufgenommen werden
• Interaktion mit phytopathogenen Organismen

  • avirulente Mikroorganismen: kompromissbereit, vermehren sich ohne dass die Pflanze zu stark beschädigt wird
  • virulente Mikroorganismen: haben das Potential, Wirte abtöten zu können -> können deren Verteidigungsstrategie umgehen
• Immunsystem Pflanzen

  • keine spezialisierten Zellen für Immunantwort, jede Zelle ist für das Erkennen und die Abwehr zuständig
  • tierisches und pflanzliches Immunsyste evolvierte vermutlich unabhängig voneinander
  • ähnliche Proteine für Fremd- und Selbsterkennung bei Tieren und Pflanzen
• Infektionen von Pflanzen durch Pathogene

  • Cuticula schützt gut gegen Mikroorganismen
  • angreifbare Stellen: Wurzelhaare, Seitenwurzel, Stomata
  • Stomata: Pathogene können Stomata öffnen
• Erkennung Pathogene

  • Pathogen sondert spezielle Moleküle ab (z.B. PAMPS)
  • AUR-Genprodukte
  • von PRR erkannt -> Oberfläche Zellmembran mit Schlüssel-Schloß-Prinzip, Signalweiterleitung zu Zellkern
  • verschiedene PAMPS lösen gleiche Immunantwort aus
• Verteidigung gegen avirulente Pathogene

  • spezifische Resistenz auf Bindungen von Molekülen der Pathogene an Pflanzenrezeptoren
  • Erkennungsprozess setzt Signalübertragung in Gang
  • bei hypersensitiver Reaktion werden antimikrobielle Substanzen gebildet
  • infizierte Zellen setzen vor Zelltod einen Botenstoff frei
  • Signalstoff wird auf ganze Pflanze verteilt
  • Salicylsäure setzt Signalübertragung in Gang
  • erworbene Resistenz wird aktiviert
• Infektion und Abwehr

  • präformierte Abwehr -> strukturelle und chemische Barrieren
  • induzierte Abwehr -> unmittelbare Reaktion in wenigen Minuten, Folgereaktion braucht Stunden bis mehrere Tage, systematische Reaktion braucht mehrere Tage bis Wochen
• Unmittelbare Reaktion

  • Pathogenerkennung
  • Änderung Membranpotenzial (Calcium strömt in Zelle) -> Genaktivierung zur Pathogenabwehr, Anstieg RSS
  • RSS schädlich für Phytopathogene, führen zu Querveretzung zwischen Zellwandbestandteilen
• Systemische Reaktion

  • Immunsystem wird hochgefahren
  • Resistenz gegen viele Pathogene
  • beruht auf R-AVR Erkennung
  • verschicken von Signalstoffen
  • Infektionen erhöhen Immunabwehr
• Gen-für-Gen Wechselwirkung

  • virulentes Pathogen trifft auf anfällige Pflanze, Pflanze erkrankt: kompatible Wechselwirkung
  • avirulentes Pathogen trifft auf resistente Pflanze, Infektion ohne Erkrankung: inkompatible Wechselwirkung
  • genetisches System von R und AVR Genen, coevoluieren
  • Pflanze resistent, wenn Rezeptor Pathogen mit Schlüssel-Schloß-Prinzip erkennt