Wirkung von Auxin auf Gurkenpflanzen, Leitfäden, Projektarbeiten und Recherchen von Biologie

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Abbildung 1 Wissenschaftliche Hausarbeit:

Biologie Leistungskurs

Lernende:

XXX

Tutor:

XXX

Abgabedatum:

Schule/ Klasse:

XXX

• 1 Einleitung in das Thema
• 2 Auxine
• 3 Arten von Auxinen
• 3.1 Natürliche Auxine
• 3.2 Synthetische Auxine
• 4 Wirkung von Auxinen
• 4.1 Physiologische Wirkung
• 4.1.1 Zellteilung und Differenzierung
• 4.1.2 Apikale Dominanz
• 4.1.3 Phototropismus
• 4.1.4 Gravitropismus
• 4.2 Transport von Auxinen
• 4.3 Seneszenz
• 5 Hypothese
• 6 Aufbau des Experimentes:
• 6.1 Auxin A des Experiments
• 6.2 Auxin B des Experiments
• 6.3 Blumenerde
• 6.4 Materialien
• 7 Bilderdokumentation
• 8 Auswertung meines Experiments......................................................................................
• 9 Fazit
• 10 Literaturverzeichnis
• 11 Bildverzeichnis
• 12 Eigenständigkeitserklärung

2 Auxine

Auxine sind Wachstumsregulatoren. Sie sind essenziell für Gefäßpflanzen. In der Fachsprache werden die Auxine aufgrund ihrer Wirkung auch als Streckungshormone bezeichnet. Verwendet werden Auxine in der Landwirtschaft, im Obst- und Gartenbau. Ebenfalls sind Auxine ein wichtiger Teil der Baumwollfaserentwicklung. Man unterscheidet natürliche und synthetische Auxine die wachstumsfördernd oder wachstumshemmend eingesetzt werden können. Das Auxin Butylester (2,4,5-Trichlorphenoxyessigsäure) wurde im Militär zur Entlaubung benutzt. Insbesondere im Vietnamkrieg als „Agent Orange“. Polychlorierte Dibenzodioxine und Dibenzofurane schädigten die Personen am Boden oder Flugzeugmannschaften, als sie kontaminiert wurden.

3 Arten von Auxinen

3.1 Natürliche Auxine

Natürliche Auxine zählen zu den Phytohormonen. Hierbei handelt es sind um biochemisch wirkende, pflanzeneigene organische Verbindungen. Das wichtigste Auxin ist die Idol- 3 - essigsäure (IAA, IES). Sie kommt in geringen Mengen bei höheren und niederen Pflanzen und Bakterien vor. Sie ist eines der stärksten und häufigsten Auxine und ist verantwortlich für den Großteil der natürlichen Auxineffekte. Die Säure ist in wässriger Lösung verhältnismäßig instabil und befindet sich im Pflanzengewebe. (Willig, 2023)

3.2 Synthetische Auxine

Synthetische Auxine werden künstlich im Labor hergestellt. Sie sind zusammengesetzt aus einer alkoholischen Lösung, die mit einer Trägersubstanz verrührt wird. Die Trägersubstanz kann Talkum oder Aktivkohle sein. Die entstandene Lösung kann entweder auf die Pflanzen gesprüht werden oder, was eine seltenere Methode ist, das Auxin direkt mit Gießwassser zu vermischen. (Willig, 2023) Ein wichtiger Vertreter der synthetischen Auxine ist die Dichlorphenoxyessigsäure (2,4-D). Die Säure gehört zu den Herbiziden und wird genutzt als Pflanzenvernichtungsmittel auf

Getreidebeständen und Grünland. Gräser sind sehr resistent gegen 2,4-D, während dikotyle Unkräuter schnell beschädigt werden. (Ramstetter & Nick, 1999)

4 Wirkung von Auxinen

Das Phytohormon Auxin ist dafür verantwortlich, dass die Pflanze zum Licht wachsen kann, weiß, was ihr Hauptspross ist und Seitenwurzeln ausbildet. Die Proteine im Zellkern können Auxine erkennen und binden. Dadurch werden andere Proteine aktiviert und die Signalübertragung gesteuert, die für die physiologische Reaktion (Zellteilung, - streckung und - differenzierung) der Pflanze erforderlich sind. (Pieplow, 2017) Wenn sich in der Pflanze ein Überschuss an Wachstumshormonen befindet, kann das Wachstum der Pflanze allerdings gehemmt werden. (Minol, Lexikon A-Z: Auxine, o.J.) Die Dosierung von Auxinen entscheidet darüber, wie Auxine wirken. Richtig dosiert beeinflussen sie das Wachstum positiv. Bei einer zu niedrigen Konzentration des Auxins in der Pflanze kann es zur Wachstumshemmung oder Verzögerung der Wurzelentwicklung kommen. Ebenfalls kann die Bildung der seitlichen Knospen sowie das Blatt- und Fruchtverhalten beeinflusst werden.

4.1 Physiologische Wirkung

Auxine wie Indol- 3 - Essigsäure IAA sind an verschiedensten Wachstumsprozessen beteiligt, unter anderem Spross-Streckung, Wurzelwachstum, Differenzierung und Verzweigung, Fruchtentwicklung, Apikaldominanz, Phototropismus, Gravitropismus. (Universität Ulm, o.J.) Nach der Säurewachstumshyopthese wirken sich Auxine positiv auf das Streckungswachstum aus. Wird Auxin zu hoch dosiert führt dies zur Wachstumshemmung. (Universität Ulm, o.J.), (Sengbusch, Ethylen, 1996-2004)

4.1.1 Zellteilung und Differenzierung

IAA leitet die Zellwandsynthese ein, die Neubildung von Zellwandbausteinen, um die Zellwand parallel zum Streckungswachstum zu erweitern. Die Zellstreckung verläuft nach entsprechenden Mustern. Durch das Auxin werden ebenfalls die Zellteilung und die Differenzierung gefördert.

Wenn das Auxin im Spross oder auf kurzen Strecken transportiert wird, ist es basipetal. Befindet sich das Auxin in der Wurzel ist es akropetal. Der zweite Weg ist das Transportieren des Auxins über eine kürzere Strecke. Die Geschwindigkeit beträgt ca. 1 cm/h, so dass sich sein Weg genauer steuern lässt. Das Auxin bewegt sich von Zelle zu Zelle. Das PIN-Protein hilft dem Auxin, aus den Zellen wieder herauszukommen. PIN’s sind Protein, die für den Auxin-Transport verantwortlich sind und dafür sorgen das die Auxine nur in die ausgewählte Richtung weitertransportiert werden können, weshalb sich die Proteine nur an den Ausgangsstellen, in der Zellwand der Zellen befinden. (Minol, Auxin macht beweglich: Das multifunktionale Pflanzenhormon ist auch am Phototropismus beteiligt, 2013)

4.3 Seneszenz

Seneszenz ist der genetisch gesteuerte Alterungsprozess bei Pflanzen, er betrifft die ganze Pflanze (von Blüten, Früchten, Blättern bis hin zu den Wurzeln). Während die Seneszenz stattfindet, werden jegliche Proteine, die zur Aufrechterhaltung der Photosynthese dienen, vermindert. Die Pflanze lässt ihre alten Blätter kontrolliert absterben und nutzt die daraus entstehenden Ressourcen zur Bildung von neuen Blättern. Dabei werden alle anderen Proteine aus der Pflanze exprimiert. Phytohormone regulieren, Ethylen beschleunigt und Cytokinine hemmen die Seneszenz. (Seneszenz bei Pflanzen, 2018)

5 Hypothesen

1. Durch frühe Gabe von Auxinen verzögert sich das Wachstum von Gurkenpflanzen, die aus Samen gezogen werden.
2. Eine spätere Gabe von Auxinen führt zur Wachstumsförderung.
3. Es gibt große Unterschiede zwischen verschiedenen, frei erhältlichen Auxin- Produkten.

Seite 7 von 20 Abbildung 3 : Auxin A

6 Aufbau des Experimentes:

Im Experiment habe ich untersucht, wie sich Auxine auf die Entwicklung der Gurkenpflanze auswirken. Dafür habe ich die Keimlinge 38 Tage lang aufgezogen und beobachtet. Die in der Bilderdokumentation aufgeführten Werte wurden an der Pflanze vom Punkt der Erde gemessen und verliefen am Stängel bis zum ersten Blatt der Pflanze.

6 .1 Auxin A des Experiments

Bei dem im Experiment verwendeten Auxin A handelt es sich um das Produkt „Superthrive“. Es ist ein synthetisch hergestelltes Auxin. Hierbei handelt es sich laut Produktetikett um eine hochkonzentrierte ungiftige Mischung aus Vitaminen und Extrakten der Kelp-Algen. Man kann dieses Auxin laut Hersteller bei allen Pflanzenarten verwenden. Es soll beim Wachstum und der Bildung von neuen Wurzeln helfen. Die Wurzelbildung ist wichtig, damit die Pflanze besser Nährstoffe und Wasser aufnehmen kann. Das Auxin wird im Privatgebrauch genutzt, für Landschaftsgärten, wassergeschädigte Pflanzen, etc.

Dosierung: 500 ml Wasser x 0,1 ml Auxin A

6 .2 Auxin B des Experiments

Das (Produkt) „Auxine“ ist gemäß Herstellerangaben ein Biostimulator, der die Leistung von Nutzpflanzen verbessert. „Auxine“ ist umweltfreundlich, nicht gesundheitsschädlich und wird aus pflanzlichen Rohstoffen hergestellt. Das Produkt eignet sich für Landwirtschaft, Gartenbau und Zierpflanzen. Während der Wurzelbildung, während des vegetativen Wachstums und des generativen Wachstums, werden die Pflanzen stimuliert. Es stärkt die Stressresistenz der Pflanzen und sorgt laut Hersteller für eine größere Ernte. (Was ist für Auxine?, 1985)

Dosierung: 500ml Wasser x 5ml Auxin B

Abbildung 4 : Auxin B

Abbildung 7 : Spr ü hflaschen

6.4 Materialien

Gruppe 1: 3 Gurkensamen (Wasser):

• Unterteller
• Kleiner Kunststofftopf (Durchmesser 8 cm)
• Blumenerde
• Samenkorn Gurke (Sorte „Marketmore“)
• Wasser in einer Sprühflasche (Blauer Kopf)

Gruppe 2: 3 Gurkensamen (Auxin A):

• Unterteller
• Kleiner Kunststofftopf (Durchmesser 8 cm)
• Blumenerde
• Samenkorn Gurke (Sorte „Marketmore“)
• Wasser in einer Sprühflasche (Blauer Kopf)
• Auxin A in einer Sprühflasche (Roter Kopf)

Gruppe 3: 3 Gurkensamen (Auxin B):

• Unterteller
• Kleiner Kunststofftopf (Durchmesser 8 cm)
• Blumenerde
• Samenkorn Gurke (Sorte „Marketmore“)
• Wasser in einer Sprühflasche (Blauer Kopf)
• Auxin B in einer Sprühflasche (Grüner Kopf)

Gruppe 4: 3 Gurkensamen (um 1 Woche verz ö gert zugegebenes Auxin B)

• Unterteller
• Kleiner Kunststofftopf (Durchmesser 8 cm)
• Blumenerde
• Samenkorn Gurke (Sorte „Marketmore“)
• Wasser in einer Sprühflasche (Blauer Kopf)
• Auxin B in einer Sprühflasche (Grüner Kopf)

7 Bilderdokumentation

06.04.23 - Zugabe von Auxinen: 1 Spritzer (VG 2,3)

• Samen in ein Zentimeter tiefe Erde gesetzt
• 24 Grad Celsius
• 3 Spritzer Wasser 07.-09.04.23 - 5 Spritzer Wasser
• keine Veränderung 10.-12.04.23 - 10 Spritzer Wasser
• keine Veränderung 13.04.23 - Zugabe von Auxinen: 2 Spritzer (VG 2 - 4 )
• Stängel wächst an die Oberfläche
• VG 1: 1,3; 1,5; 1,7 cm
• VG 2: 0,8; 0,6; 1,0 cm
• VG 3: 0,8; 0,9; 0,8 cm
• VG 4: 1,0; 0,8; 1,2 cm 14.04.23 - 10 Spritzer Wasser
• VG 1: 2,5; 2,4; 2,8 cm
• VG 2: 1,6; 1,4; 1,8 cm
• VG 3: 1,8; 1,7; 1,4 cm
• VG 4: 2 ,0; 1,5; 2 ,0 cm 15.04. 23 - 20 Grad Celsius
• 10 Spritzer Wasser
• VG 1: 3,0; 3 ,0; 3,2 cm
• VG 2: 2,0; 1,9; 2,2 cm
• VG 3: 2,2; 2,1; 1,8 cm
• VG 4: 2,5; 1,9; 2,4 cm 16.04.23 - 20 Grad Celsius
• 10 Spritzer Wasser
• VG 1: 3,7; 3,7; 4 ,0 cm
• VG 2: 2,7; 2,8; 3 ,0 cm
• VG 3: 3,0; 3 ,0; 2,7 cm
• VG 4: 3,2; 2,7; 3,2 cm

22 - 24 .04.23 - 24 Grad Celsius

• 20 Spritzer Wasser 25.04.23 - 20 Grad Celsius
• 20 Spritzer Wasser
• VG 1: 5,7; 5,8; 5, 9 cm
• VG 2: 4,5; 4,4; 4, 7 cm
• VG 3: 4,3; 4,6; 4, 7 cm
• VG 4: 4,3; 4 ,2; 4, 6 cm
• Ausbildung neues Blatt Paares 26.04.23 - 20 Spritzer Wasser
• VG 1: 5,9; 6; 6 cm
• VG 2: 4,7; 4,6; 4,9 cm
• VG 3: 4,6; 4,8; 4,9 cm
• VG 4: 4,6; 4,5; 4,7 cm 27.04.23 - Zugabe von Auxinen: 3 Spritzer (VG 2-4)
• 18 Grad Celsius
• 20 Spritzer Wasser
• VG 1: 6 ; 6 , 2 ; 6 ,2 cm
• (Ausbildung neues Blätterpaares)
• VG 2: 4, 9 ; 4, 8 ; 5,1 cm
• VG 3: 4, 8 ; 5 ; 5,1 cm
• VG 4: 4, 8 ; 4, 7 ; 4, 9 cm 28.04.- 03 .05.
• 20 Grad Celsius
• 20 Spritzer Wasser 04 .05.23 - Zugabe von Auxinen: 4 Spritzer (VG 2-4)
• 20 Spritzer Wasser
• VG 1: 6,4; 6, 5 ; 6, 5 cm
• VG 2: 5,1; 5 ; 5, 4 cm
• VG 3: 5 ; 5,3; 5, 2 cm
• VG 4: 5 ; 4, 9 ; 5,1 cm
• Bildung von kleinen weißen Stacheln am Stängel

Seite 13 von 20 Abbildung 8 : Gurkenpflanze 05 .- 10 .05.23 - 20 Spritzer Wasser

• neue Blätterpaarausbildung 11 .05.23 - Zugabe von Auxinen: 4 Spritzer (VG 2-4)
• 22 Grad Celsius
• 30 Spritzer Wasser
• VG 1: 6, 7 ; 6, 7 ; 7 cm
• VG 2: 5, 5 ; 5,5; 6 cm
• VG 3: 5,6; 5, 7 ; 5, 3 cm
• VG 4: 5,5; 5,2; 5, 6 cm 12 .-13.05.23 - 30 Spritzer Wasser 14.05.23 - 30 Spritzer Wasser
• VG 1: 7; 7; 7,5 cm
• VG 2: 6; 6; 6,5 cm
• VG 3: 6; 6; 5,5 cm
• VG 4: 6; 5,5; 6 cm

Diagramm 10 Das Liniendiagramm zeigt die vier Versuchsgruppen. Dabei zeigt jede Linie eine Gruppe. Die Differenz der jeweils drei Pflanzen in der Versuchsgruppe wurden als Punkte für die Linien genutzt, um einen besseren Überblick zu schaffen. Auf der X-Achse befindet sich die Zeit in Tagen angezeigt. Auf der Y-Achse ist das Längenwachstum der Gurkenpflanzen in Zentimetern gezeigt. In diesem Diagramm kann man, wie ebenfalls oben in der Bilderdokumentation sehen, dass die Versuchsgruppe 1 (VG 1) an keinem Punkt des Wachstums langsamer oder gleichschnell war wie die anderen Versuchsgruppen mit dazugegebenen Auxinen. Bei den Versuchsgruppen zwei und drei kann man sehen, dass es keinen großen Unterschied macht welche Wachstumshormone der Pflanze zusätzlich gegeben wird, da sie immer wieder überschneidende Punkte haben. In der sechsten Woche des Experimentes unterscheiden sich die Werte der zweiten und dritten Versuchsgruppe. In der siebten Woche haben diese beiden Versuchsgruppen dennoch wieder dieselben längen. Die anfänglich aufgestellte Hypothese: „Es gibt große Unterschiede zwischen verschiedenen, frei erhältlichen Auxin-Produkten“, konnte durch das Experiment nicht bestätigt werden. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 4/6/2023 4/13/2023 4/20/2023 4/27/2023 5/4/2023 5/11/2023 5/18/ Längenwachstum [cm] Zeit [Tagen] VG 1 VG 2 VG 3 VG 4

Bei der vierten Versuchsgruppe wurden die Auxin B, wie oben in der Materialliste angegeben, verspätet zugegeben. In dem Diagramm kann man erkennen, dass die Kurve der VG 4 ab der vierten Woche immer tiefer liegt als die der anderen Gruppen. „Durch frühe Gabe von Auxinen verzögert sich das Wachstum von Gurkenpflanzen, die aus Samen gezogen werden.“ Diese von mir gestellte Hypothese hat sich im Experiment bestätigt: Das Wachstum der Pflanzen von der zweiten bis vierten Versuchsgruppe ist im Vergleich zur ersten Versuchsgruppe verzögert. Dies kann mehrere Ursachen haben. Eine Hauptursache ist, dass die Pflanzen eine Überdosierung von Wachstumshormonen erhalten haben, was dazu führt, dass das Auxin wachstumshemmend auf die Pflanze wirkt. Die Überdosierung liegt entweder an einer Fehldosierung der dazugegebenen Auxine oder daran, dass die Pflanzen selbst zu viele Wachstumshormone produziert und somit ihr Wachstum beeinträchtigt. Eine weitere Möglichkeit wäre, dass die Aussaterde ebenfalls genug Dünger drinnen hat und somit schon wachstumsfördernd für die Pflanze ist. Das Wachstum der Pflanze in meinem Experiment, verzögert sich demnach nicht nur sondern wirkt sich auf das generelle Wachstum aus. Bei der Versuchsgruppe 4 wurde das Auxin, wie oben schon genannt, verspätet zugeführt. Dies hat die Auswirkung, dass die in der Pflanze vorhandenen und dazugegebenen Wachstumshormone zu einem Überschuss führen und nicht fördernd, sondern hemmend für das Wachstum der Pflanze sind. Die Hypothese „Eine spätere Gabe von Auxinen führt zur Wachstumsförderung.“, wird vom Experiment nicht bestätigt.

10 Literaturverzeichnis

Graz, U. (2009). Wie Hormone die Zellteilung der Pflanze kontrollieren: Auxin und Cytokinin, Hormone und Zellteilung. Abgerufen am 21. 05 2023 von Pflanzenphysiologie: https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=&ved=2ahUKEwiu ubgqIb_AhUBOuwKHb0-BeUQFnoECAoQAQ&url=https%3A%2F%2Fstatic.uni- graz.at%2Ffileadmin%2Fnawi- institute%2FBotanik%2FFiles%2FAuxin_und_Cytokinin.pdf&usg=AOvVaw0t9bTZT8wLEW LYo81EYJGs HAWITA Gruppe GmbH. (o.J.). Aussaaterde. Abgerufen am 21. 05 2023 von Hawita: https://www.hawita.de/produkte/erden- substrate/professional/vermehrungssubstrate/aussaaterden HAWITA Gruppe GmbH. (o.J.). Hawita-Fruhstorfer Aussaaterde. Abgerufen am 21. 05 2023 von Hawita: https://www.hawita.de/produkte/erden- substrate/fachhandel/pflanzenerden/fruhstorfer-erden/hawita-fruhstorfer-aussaaterde Lingenhöhl, D. (1999). Lexikon der Biologie: apikale Dominanz. Abgerufen am 21. 05 2023 von Spektrum.de: https://www.spektrum.de/lexikon/biologie/apikale-dominanz/ Minol, K. (06. 06 2013). Auxin macht beweglich: Das multifunktionale Pflanzenhormon ist auch am Phototropismus beteiligt. Abgerufen am 21. 05 2023 von Pflanzenforschung.de: https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/journal/auxin-macht-beweglich-das- multifunktionale-pflanzenhorm- 10058 Minol, K. (o.J.). Lexikon A-Z, Gravitropismus(gravitrop). Abgerufen am 21. 05 2023 von Pflanzenforschung.de: https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/lexikon-a- z/gravitropismus-gravitrop- 1984 Minol, K. (o.J.). Lexikon A-Z: Auxine. Abgerufen am 21. 05 2023 von Pflanzenforschung.de: https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/lexikon-a-z/auxine- 794 Pieplow, S. (07. 08 2017). Auxin: Ein Pflanzenhormon das alles steuert, aber wie? Abgerufen am

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ulm.de%2Ffileadmin%2F_migrated%2Fcontent_uploads%2FPhytohormone03.pdf&usg=A OvVaw0VFy9NIa6nPA5MLZ_uwVWu Was ist f ü r Auxine? (1985). Abgerufen am 14. 05 2023 von Auxine Nr.1: https://www.auxine.eu/de/ Willig, H.-P. (2023). Auxine. Abgerufen am 15. 05 2023 von Biologie Seite: https://www.biologie- seite.de/Biologie/Auxine#cite_note- 4

11 Bildverzeichnis

Abbildung 1...................................................................................................................................... 0 https://www.istockphoto.com/br/foto/conceito-de-crescimento-de-neg%C3%B3cios-lucro- desenvolvimento-e-sucesso-plantio-manual-de-gm1282691609- 380348191 (18.05.2023) Abbildung 2: Bild einer Gurkenpflanze ............................................................................................ 2 Abbildung 3: Auxin A ....................................................................................................................... 7 https://growberg.de/SUPERthrive-Vitamin-120ml (01.05.23) Abbildung 4: Auxin B ....................................................................................................................... 7 https://www.indoorgartentechnik.de/de/auxine-nutrition-250ml.html (01.05.23) Abbildung 5: Fruhstorfer erde .......................................................................................................... 8 https://www.blumengaab.de/de-de/artikel/260/hawita-fruhstorfer-erde (01.05.23) Abbildung 6...................................................................................................................................... 8 Abbildung 7: Spr ü hflaschen ............................................................................................................. 9 Abbildung 8: Gurkenpflanze .......................................................................................................... 13 Tabelle 9: Auswertung der w ö chentlichen Gr öß enunterschiede von Gurkenpflanzen ................... 14 Diagramm 10 ................................................................................................................................. 15