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Pflanzenhormone und Metamorphose bei Insekten

BiologiePflanzenphysiologieAlter 16–17

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Im Pflanzenmodus behandeln Sie einen Keimling mit einem Hormon in einer Konzentration, die Sie auf der Skala einstellen: In niedriger Konzentration fördert Auxin die Streckung des Sprosses, in hoher Konzentration hemmt es das Wachstum, während die Wurzel nur sehr niedrige Konzentrationen verträgt; Gibberellin streckt die Internodien und macht aus einer Zwergpflanze eine hohe Pflanze; Cytokinin fördert das Austreiben der Seitenknospen. Schalten Sie einseitige Beleuchtung ein, um zu sehen, wie sich Auxin auf der Schattenseite anreichert und der Spross sich zum Licht krümmt, und lesen Sie die Dosis-Wirkungs-Kurve für Spross und Wurzel ab. Im Insektenmodus sehen Sie die vollständige Metamorphose eines Schmetterlings als Animation mit Diagrammen von Ecdyson und Juvenilhormon, die gemeinsam über Häutung oder Verpuppung entscheiden. Im Anwendungsmodus stellen Sie die Dosis eines selektiven Herbizids, eines Bewurzelungsmittels, von Ethen in einer Reifekammer, von Gibberellin auf ruhenden Samen oder Trauben, von Ethen auf im Dunkeln gezogenen Keimlingen oder von ABA auf Blättern ein und lesen das Ergebnis an den Dosis-Wirkungs-Kurven ab.

Lektion: Pflanzenhormone und hormonelle Steuerung der Metamorphose bei Tieren

Was sie zeigt

Pflanzenhormone wirken in winzigen Konzentrationen, und ihre Wirkung hängt von Dosis und Gewebe ab. Auxin streckt Sprosszellen bei mittleren Konzentrationen, hemmt sie aber bei hohen, und Wurzeln reagieren auf etwa zehntausendmal niedrigere Konzentrationen, sodass dieselbe Dosis den Spross fördern und die Wurzel hemmen kann. Beim Fototropismus wandert Auxin zur Schattenseite und der Spross krümmt sich zum Licht. Gärtner und Landwirte nutzen diese Wirkungen: Synthetische Auxine töten breitblättrige Unkräuter und bewurzeln Stecklinge, Ethen lässt Früchte reifen, Gibberellin bricht die Samenruhe und vergrößert Trauben, und ABA schließt Spaltöffnungen.

So funktioniert es

Wählen Sie unter Pflanze – Wachstumshormone das Hormon und ziehen Sie die Konzentration; beobachten Sie Spross, Wurzel und die Dosis-Wirkungs-Kurve. Schalten Sie die Einseitige Beleuchtung ein, um die Krümmung zu sehen. Unter Insekt – vollständige Metamorphose verfolgen Sie den Schmetterling mit seinen Hormonkurven. Unter Anwendungen wählen Sie eine Anwendung des Hormons, stellen die Dosis ein und lassen die Behandlung laufen; jeder fertige Durchgang ergibt eine Tabellenzeile.

Einstellbare Parameter

  • Organismus Pflanze – Wachstumshormone, Insekt – vollständige Metamorphose, Anwendungen – Hormone in der Landwirtschaft
  • Auf die Pflanze gegebenes Hormon Auxin (IAA), Gibberellin (GA), Cytokinin
  • Hormonkonzentration (log[M], −10 = sehr verdünnt) -10–-3 log M
  • Einseitige Beleuchtung
  • Simulationsgeschwindigkeit 0,3–3 Tage/Sekunde
  • Anwendung des Hormons Selektives Herbizid (2,4-D), Stecklinge bewurzeln (IBA), Früchte reifen (Ethen), Samenruhe brechen (GA₃), Größere Trauben (GA₃), Dreifachreaktion (Ethen), Spaltöffnungen schließen (ABA)
  • Dosis (log₁₀ der Konzentration in M, bei Ethen in ppm) -9–3 log
  • Trockener Boden (die Pflanze bildet selbst ABA)
  • Samen zusätzlich in ABA eingeweicht

Fragen zum Erkunden

  1. Bei welchen Auxinkonzentrationen wird der Spross gefördert, während die Wurzel gehemmt wird?
  2. Warum krümmt sich ein von einer Seite beleuchteter Spross zum Licht?
  3. Welche Veränderung des Juvenilhormons lässt eine Larve sich verpuppen, statt sich zu einer weiteren Larve zu häuten?
  4. Warum tötet ein 2,4-D-Spritzmittel breitblättrige Unkräuter im Rasen, lässt das Gras aber leben?

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