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Cell physiological and ecological investigations on Droseraceae and Lentibulariaceae.
Marianne Koller-Peroutka
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Irene Lichtscheidl-Schultz
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29426.13748.822059-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die vorliegende Dissertation liefert Einblicke in die Zellphysiologie und Ökologie karnivorer Pflanzen (Karnivore) der Familien Droseraceae und Lentibulariaceae. Sie beinhaltet die Ergebnisse von acht bereits publizierten Arbeiten (fünf Artikeln in Fachzeitschriften und drei Kapiteln in Fachbüchern), einem noch unveröffentlichten Manuskript und acht Kongressbeiträgen, und stellt sie im Rahmen der Karnivoren Forschung zur Diskussion.
Folgende Themenkomplexe werden in dieser Arbeit ausgeführt:
(1) Karnivore kommen vorwiegend an Extremstandorten, wie sauren Mooren, vor, wo sie meist gut oder überreich mit Wasser versorgt sind. Der Portugiesische Sonnentau Drosophyllum lusitanicum (Droseraceae) jedoch erträgt an seinem Naturstandort extreme Trockenheit und bleibt turgeszent und aktiv. Es stellt sich daher die Frage, wie er Wasser akquiriert. Im Rahmen von Freilanduntersuchungen konnte gezeigt werden, dass es die Drüsen und der von ihnen gebildete Fangschleim sind, mit deren Hilfe dieser Pflanze bei völlig trockenem Boden Wasser aus dem Tau in der Nacht bezieht.
(2) Aquatische Karnivore, also Utricularia spp. (Lentibulariaceae) und Aldrovanda vesiculosa (Droseraceae) fallen besonders durch ihre Interaktion mit Algen auf. Von besonderem Interesse war die Rolle von Algen als Beuteobjekte von Utricularia in bestimmten oligotrophen Gewässern. Eine vegetarische Ernährung scheint den Bedarf an anderen essentiellen Nährstoffen (beispielsweise Phosphor und Spurenelemente) zu ergänzen als dies tierische Beute könnte. Bei der Fortsetzung dieser Studie wurde gezeigt, dass Algen und Pollen als Beute besonders mit den Wachstumsparametern Sprosslänge und Knospenbildung korreliert, während diese Korrelationsfaktoren bei tierischer Beute nur wenig signifikant sind.
(3) Drüsenzellen spielen eine Schlüsselrolle in der Karnivorie von Pflanzen. Sie sind an der Anlockung der Beute, sowie auch am Fang beteiligt, sie produzieren Enzyme, die das Gewebe der Beute zerlegen, und sie nehmen die verdauten Nährstoffe auf. Durch fluoreszierende Proteinkonjugate konnte in vielen Karnivoren Nährstoffaufnahme durch Endozytose nachgewiesen werden. Neben der längst bekannten Aufnahme über Carrierproteine in der Membran spielt Endozytose eine zentrale Rolle bei der Nährstoffversorgung karnivorer Pflanzen.
(4) Bereits seit dem 18. Jahrhundert wurden sehr viele Untersuchungen zu Karnivoren veröffentlicht. In diesen Studien wurden zahlreiche Daten mit großer Sorgfalt zusammengetragen sowie viele Fragestellungen aufgeworfen, die auch heute noch von Interesse sind. Diese Daten sind oft weder in den Fachbibliotheken noch elektronisch verfügbar, und finden im Rahmen der moderne Forschung oft zu wenig Berücksichtigung. Die vorliegende Arbeit fasst zahlreiche frühe Arbeiten zusammen, prüft ihre Relevanz aus der Perspektive des heutigen Wissensstands und wirft alte Fragen neu auf, die erst heute mit den modernen Techniken der Biologie geprüft und beantwortet werden können.
Abstract
(Englisch)
This PhD-thesis gives insight into cell physiological and ecological characteristics of several members of two carnivorous plant (CP) families, Droseraceae and Lentibulariaceae. Eight published studies, five journal articles and three book chapters, as well as one unpublished manuscript are included and discussed. As supplements, eight congress contributions are added as well. Four main issues are aggregated:
(1) The predominant environment of CPs are extreme habitats usually characterised by sufficient or over abundant water supply. Drosophyllum lusitanicum (Droseraceae), which stays vigorous even under very dry conditions, seems to be the exception from this rule. Since its traps require exceptionally high amounts of water, hypotheses for this phenomenon were tested in a field study. The results showed that the glands produce hygroscopic trapping mucilage which absorbs water from the dew during the night and therefore provides enough humidity even in the absence of soil water.
(2) Aquatic CPs – i. e. Utricularia spp. (Lentibulariaceae) and Aldrovanda vesiculosa (Droseraceae) – seem to have a special interaction with algae. In particular, the role of algae as prey objects in Utricularia spp. was investigated. In highly oligotrophic water bodies, algae are by far the most abundant prey objects. A vegetarian diet supplements the nutrition of Utricularia with other essential compounds than animals do, e. g. phosphorus and trace elements. Algae and pollen grains as prey correlate better with certain growth parameters like shoot length and branching than animal prey.
(3) Glandular cells play a key role in plant carnivory. They are to some extent involved in attraction of animal prey as well as in the trapping itself, and they produce enzymes to degrade the animal tissue and arrange nutrient uptake. A new staining protocol using fluorescence-labeled proteins provided evidence for nutrient uptake via endocytosis, thus supplementing the common model of uptake via membrane carriers.
(4) Early studies on CPs from the 18th century already provided detailed data on CPs but are often neglected in recent research due to limited access of old journals as well as reduced progress in the digitising process. Thus, a thorough review on the beginning of CP research is carried out in order to identify once known and now forgotten data that are still relevant for modern CP research.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Carnivorous Plants Lentibulariaceae Droseraceae endocytosis aggregation Utricularia Aldrovanda Drosophyllum Darwin adhesive traps
Schlagwörter
(Deutsch)
Fleischfressende Pflanzen Karnivore Pflanzen Lentibulariaceae Droseraceae Endozytose Aggregation Utricularia Aldrovanda Drosophyllum Darwin Klebfallen
Autor*innen
Marianne Koller-Peroutka
Haupttitel (Englisch)
Cell physiological and ecological investigations on Droseraceae and Lentibulariaceae.
Paralleltitel (Deutsch)
Zellphysiologische und ökologische Untersuchungen bei Droseraceae und Lentibulariaceae.
Publikationsjahr
2013
Umfangsangabe
215 S. : Ill.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Edgardo Exteberria ,
Douglas Darnowski
Klassifikationen
AC Nummer
AC11108655
Utheses ID
27037
Studienkennzahl
UA | 091 | 438 | |