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Physiologie der Entwicklung

  • Peter Schopfer
  • Axel Brennicke
Chapter
Part of the Springer-Lehrbuch book series (SLB)

Zusammenfassung

Lebendige Systeme müssen als in beständiger Entwicklung befindliche Systeme aufgefaßt werden. Diese Feststellung gilt fürdie Einzelzelle ebenso wie für das vielzellige System. Dabei besteht Entwicklung aus Wachstum, Differenzierung, Musterbildung und Morpho-genese. Die Entwicklung der Pflanze wird einerseits durch ihre Gene dirigiert, andererseits aber auch in oft drastischer Weise durch die Umwelt modifiziert. Pflanzen sind auch bezüglich ihrer Entwicklung umweltoffene Systeme und unterscheiden sich in dieser Hinsicht grundsätzlich von den Tieren. Das Zusammenwirken von Erbgut und Umwelt bei der pflanzlichen Entwicklung ist ein wichtiges Thema der Entwicklungsphysiologie. Daneben steht die bei Pflanze und Tier gleichermaßen grundlegende Frage nach der Steuerung des Entwicklungsgeschehens von den Keimzellen bis zum fortpflanzungsfähigen Organismus durch die Gene. Alle Zellen der Pflanzen stammen über mitotische Teilungen von der befruchteten Eizelle (Zygote) ab. Obwohl sie über die gleiche genetische Information verfügen, entstehen im Verlauf der Entwicklung distinkt verschiedene Zelltypen, welche sich zu geordneten höheren Einheiten (Gewebe, Organe) zusammenfügen. Die Aufklärung der hierbei wirksamen Entwicklungsprogramme und ihrer Umsetzung bei der Merkmalsausprägung steht im Vordergrund des Interesses der entwicklungsbiologischen Forschung, bei der heute vor allem eine Kombination genetischer, biochemischer und histologischer Methoden eingesetzt wird. Obwohl hier noch viele Fragen offen sind, zeichnen sich doch erste Konturen einer komplexen Hierarchie von Genen ab, welche, abhängig von organismuseigenen Faktoren und Signalen aus der Umwelt, das Entwicklungsschicksal der einzelnen Zellen festlegen und diese zu einem harmonisch gegliederten, funktionell und strukturell organisierten Ganzen integrieren. Für die Erforschung des Entwicklungsgeschehens bieten zunächst niedere Pflanzen (z.B. Farne) viele Vorteile, da bei ihnen praktisch alle Entwicklungsstadien für die Untersuchung leicht zugänglich sind. Die Einführung genetischer und molekularbiologischer Methoden hat in jüngster Zeit auch die höheren Pflanzen einer Kausalanalyse besser erschlossen und, neben der Bestätigung vieler klassischer Befunde, eine Fülle neuer Einsichten gebracht, die in diesem Kapitel dargestellt werden.

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Weiterführende Literatur

  1. Clark SE (1997) Organ formation at the vegetative shoot meristem. Plant Cell 9:1067–1076PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  2. Dolan L, Roberts K (1995) Plant development: Pulled up by the roots. Curr Opin Genet Dev 5:432–438PubMedCrossRefGoogle Scholar
  3. Dupree P (1996) Plant embryogenesis: Cell division forms a pattern. Curr Biol 6:683–685PubMedCrossRefGoogle Scholar
  4. Goethe JW (1790) Versuch, die Metamorphose der Pflanzen zu erklären. C. W. Ettinger Saxe-Gotha, GothaGoogle Scholar
  5. Hämmerling J (1963) Nucleo-cytoplasmic interactions in Acetabularia and other cells. Annu Rev Plant Physiol 14: 65–92CrossRefGoogle Scholar
  6. Jürgens G (1995) Axis formation in plant embryogenesis: Cues and clues. Cell 81:467–470PubMedCrossRefGoogle Scholar
  7. Kerstetter RA, Hake S (1997) Shoot meristem formation in vegetative development. Plant Cell 9:1001–1010PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  8. Larkin JC, Marks MD, Nadeau J, Sack F (1997) Epidermal cell fate and patterning in leaves. Plant Cell 9:1109–1120PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  9. Laux T, Jürgens G (1997) Embryogenesis: A new start in lifePlant Cell 9:989–1000Google Scholar
  10. Lawson EJR, Poethig RS (1995) Shoot development in plants: Time for a change. Trends Genet 11:263–268PubMedCrossRefGoogle Scholar
  11. Leitch I, Bennett MD (1997) Polyploidy in angiosperms. Trends Plant Sci 2:470CrossRefGoogle Scholar
  12. Lindsey K, Topping JF (1993) Embryogenesis: A question of pattern. J Exp Bot 44:359–374CrossRefGoogle Scholar
  13. Lyndon RF (1994) Control of organogenesis at the shoot apex. New Phytol 128:1–10Google Scholar
  14. Maksymowych R (1973) Analysis of leaf development. Cambridge Univ Press, LondonGoogle Scholar
  15. Mandoli DF (1998) Elaboration of body plan and phase change during development of Acetabularia: How is the complex architecture of a giant unicell built? Annu Rev Plant Physiol Plant Mol Biol 49:173–198PubMedCrossRefGoogle Scholar
  16. Mayer U, Torres Ruiz RA, Berleth T, Miséra S, Jürgens G (1991) Mutations affectingbody organization in the Arabidopsis embryo. Nature 353:402–407CrossRefGoogle Scholar
  17. Nelson T, Dengler N (1997) Leaf vascular pattern formation. Plant Cell 9:1121–1135Google Scholar
  18. Oppenheimer DG, Herman PL, Sivakumaran S, Esch J, Marks MD (1991) A myb gene required for leaf trichome differentiation in Arabidopsis is expressed in stipules. Cell 67:83–493CrossRefGoogle Scholar
  19. Poethig RS (1989) Genetic mosaics and cell lineage analysis in plants. Trends Genet 5: 273–277PubMedCrossRefGoogle Scholar
  20. Poethig RS (1990) Phase change and the regulation of shoot morphogenesis in plants. Science 250:923–930PubMedCrossRefGoogle Scholar
  21. Poethig RS (1997) Leaf morphogenesis in flowering plants. Plant Cell 9:1077–1087PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  22. Pyke K (1994) Arabidopsis — its use in the genetic and molecular analysis of plant morphogenesis. New Phytol 128:19–37CrossRefGoogle Scholar
  23. Scheres B, McKhann HI, van den Berg C (1996) Roots redefined: Anatomical and genetic analysis of root development. Plant Physiol 111:959–964PubMedCentralPubMedGoogle Scholar
  24. Schiefelbein JW, Masucci JD, Wang H (1997) Building a root: The control of patterning and morphogenesis during root development. Plant Cell 9:1089–1098Google Scholar
  25. Steeves TA, Sussex IM (1989) Patterns in plant development, 2nd edn. Cambridge Univ Press, CambridgeCrossRefGoogle Scholar
  26. Sussex IM (1989) Developmental programming of the shoot meristem. Cell 56:225–229PubMedCrossRefGoogle Scholar
  27. Taylor CB (1997) Plant vegetative development: From seed and embryo to shoot and root. Plant Cell 9:981–988PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  28. van den Driessche T, Petiau-De Vries G, Guisset JL (1997) Differentiation, growth and morphogenesis: Acetabularia as a model system. New Phytol 135:1–20CrossRefGoogle Scholar
  29. Vöchting H (1878) Über Organbildung im Pflanzenreich. Cohen, BonnGoogle Scholar
  30. Weigel D, Doerner P (1996) Cell-cell interactions: Taking cues from the neighbors. Curr Biol 6:10–12Google Scholar
  31. Westhoff P, Jeske H, Jürgens G, Kloppstech K, Link G (1996) Molekulare Entwicklungsbiologie. Thieme, StuttgartGoogle Scholar

In Abbildungen und Tabellen zitierte Literatur

  1. Booth A (1959) J Linnean Soc (Bot) 56:166–169CrossRefGoogle Scholar
  2. Bünning E (1953) Entwicklungs- und Bewegungsphysiologie der Pflanze. 3. Aufl. Springer, Berlin Göttingen HeidelbergGoogle Scholar
  3. Clark SE (1997) Plant Cell 9:1067–1076PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  4. Clowes F (1961) Apical meristems. Blackwell, OxfordGoogle Scholar
  5. Evans AM (1964) Science 143:261–263PubMedCrossRefGoogle Scholar
  6. Fukuda H (1994) Int J Plant Sci 155:262–271CrossRefGoogle Scholar
  7. Gibor A (1966) Sci Amer 215 (Nov issue):118–124PubMedCrossRefGoogle Scholar
  8. Jackson D (1996) Curr Biol 6:917–919PubMedCrossRefGoogle Scholar
  9. Kimball JW (1965) Biology. Addison-Wesley, Palo AltoGoogle Scholar
  10. Klekowski EJ (1972) Ann Missouri Bot Garden 59:138–151CrossRefGoogle Scholar
  11. Kühn A (1961) Grundriß der Vererbungslehre, 2. Aufl. Quelle & Meyer, HeidelbergGoogle Scholar
  12. Laux T, Jürgens G (1997) Plant Cell 9:989–1000PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  13. Low VHK (1971) Aust J Biol Sci 24:187–195Google Scholar
  14. Maksymowych R (1973) Analysis of leaf development. Cambridge Univ Press, LondonGoogle Scholar
  15. May R (1964) Staatsexamensarbeit. Universität FreiburgGoogle Scholar
  16. Mohr H, Barth C (1962) Planta 58:580–593CrossRefGoogle Scholar
  17. Mohr H, Ohlenroth K (1962) Planta 57:656–664CrossRefGoogle Scholar
  18. Oehlkers F (1956) Das Leben der Gewächse. Springer, Berlin Göttingen HeidelbergGoogle Scholar
  19. Oltmanns F (1922) Morphologie und Biologie der Algen. Fischer, JenaGoogle Scholar
  20. Poethig RS (1989) Trends Genet 5:273–277PubMedCrossRefGoogle Scholar
  21. Poethig RS (1990) Science 250:923–930PubMedCrossRefGoogle Scholar
  22. Poethig RS (1997) Plant Cell 9:1077–1087PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  23. Roberts DW (1984) J theoret Biol 108:481–490CrossRefGoogle Scholar
  24. Rutishauser A (1969) Embryologie und Fortpflanzungsbiologie der Angiospermen. Springer, Wien New YorkCrossRefGoogle Scholar
  25. Scheres B, Wolkenfelt H, Willemsen V, Terlouw M, Lawson E, Dean C, Weisbeek P (1994) Development 120:2475–2487Google Scholar
  26. Schiefelbein JW, Masucci JD, Wang H (1997) Plant Cell 9:1089–1098PubMedCentralPubMedCrossRefGoogle Scholar
  27. Sinnot EW (1960) Plant morphogenesis. McGraw-Hill, New YorkGoogle Scholar
  28. Sinnot EW (1963) The problem of organic form. Yale Univ Press, New HavenGoogle Scholar
  29. Troll W (1959) Allgemeine Botanik. Ein Lehrbuch auf vergleichend-biologischer Grundlage. Enke, StuttgartGoogle Scholar
  30. Wareing PF, Phillips IDJ (1970) The control of growth and differentiation in plants. Pergamon, Oxford New York TorontoGoogle Scholar
  31. Westhoff P, Jeske H, Jürgens G, Kloppstech K, Link G (1996) Molekulare Entwicklungsbiologie. Thieme, Stuttgart New YorkGoogle Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag Berlin Heidelberg 1999

Authors and Affiliations

  • Peter Schopfer
    • 1
  • Axel Brennicke
    • 2
  1. 1.Institut für Biologie II, BotanikUniversität FreiburgFreiburgDeutschland
  2. 2.Allgemeine BotanikUniversität UlmUlmDeutschland

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