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    Lehrstuhl für Botanik I - Pflanzenphysiologie und Biophysik

    Evolution der Stomabewegungen

    Die Spaltöffnungen in der Blattoberfläche der Landpflanzen haben sehr wahrscheinlich eine wichtige Rolle in der Evolution gespielt. In Landpflanzen sind oberirdische Teile mit einer Wachsschicht (der Kutikula) überzogen, die sie vor Austrocknung schützt. In dieser Außenhülle befinden sich Spaltöffnungen, die im geöffneten Zustand die Aufnahme von Kohlendioxid aus der Atmosphäre ermöglichen, während sie nach dem Stomaschluss die Pflanzen für Trockenheit schützen. Aus diesem Grund kommen Spaltöffnungen (Stomata) in fast alle Gefäßpflanzen vor. In diesem Projekt werden wir erforschen, wie Stomata sich in den unterschiedlichen Ästen des Stammbaums der Pflanzen entwickelt haben und wie sie die Fähigkeit erlangt haben ihre Öffnung an Umweltbedingungen anzupassen.

    Bei den Moosen kommen Stomata nicht in den vegetativen Geweben (Gametophyten) vor, die meistens in sehr feuchten Nischen wachsen. Jedoch gibt es Stomata in den Sporophyten der Laubmoose und Hornmoose, die aus dem vegetativen Gewebe in die Luft wachsen. Wir werden die Eigenschaften dieser Stomata mit denen der Farne und Samenpflanzen vergleichen, die erst viel später in der Evolution entstanden sind. Die Stomata dieser evolutionär entfernte Spezies werden wir vergleichen in Bezug auf ihre Fähigkeit, die Spaltöffnungsweite als Antwort auf Licht oder niedrige Luftfeuchte anzupassen. Anschließend werden wir das Vermögen, die Spaltöffnungsweite zu steuern mit den Eigenschaften bestimmter Gene verknüpfen, von denen für die Modelpflanze Arabidopsis gezeigt worden ist, dass sie für die Funktion der Stomata wichtig sind. Dieses Projekt wird also eine Brücke schlagen, zwischen den evolutionären Änderungen der Geneausstattung und der Fähigkeit der Pflanzen die CO2-Aufnahme und Wasser-Abgabe zu regulieren.

    Bilder von Stomata des Mooses Funaria hygrometrica, des Farns Polypodium vulgare und der Samenpflanzes Hordeum vulgare.
    Stomata (obere Reihe) und die Pflanzenspezies aus den sie stammen (untere Reihe). Gezeigt werden Abbildungen vom Wetter-anzeigenden Drehmoos (Funaria hygrometrica), dem Tüpfelfarn (Polypodium vulgare) und der Samenpflanze Gerste (Hordeum vulgare).
    (Grafik: R. Roelfsema, Universität Würzburg 2017)
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