Planten en fungi
1. Inleiding cursus
Planten
Inleidend plaatje:
17 essentiële elementen (rode = grootste hoeveelheid):
Macronutriënten Micronutriënten
S Cl
P Fe
O Mn
N B
C Zn
H Cu
K Ni
Ca Mo
Mg
Wet van Liebig (= “wet van het minimum”)
De biomassaproductie van planten wordt bepaald door de beperkende (limiterende)
element (dat is het element dat het schaarst is t.o.v de behoefte eraan = kortste latje).
Belangrijkste elementen voor planten:
SPONCH → voor DNA, eiwitten en andere KWS
De variatie in SPONCH-percentages tussen organismen is relatief klein, maar de diversiteit in
organische moleculen is groot.
Fungi
Fungi kunnen zowel meercellig als eencellig zijn. Er bestaat, net zoals bij de planten, veel variaties in
grote, kleur, etc. Ze gaan vaak symbiose aan met planten, dieren en soms zelfs met andere
schimmels.
Fungi hebben geen fotosynthese en zijn voor hun organische verbindingen en energie afhankelijk van
planten of algen (direct of indirect). Dit kan op verschillende manieren:
1
,1. DOM afbreken
Vb: rooddgerande houtzwam in naaldboom 3
2. In symbiose leven met planten/algen.
Vb: ectomycorrhizae, korstmossen
3. Als parasiet ‘suikers’ op nemen van planten/dieren 1 2
Vb: akkerdistelroest op distels
De rollen van planten en fungi in ecosystemen
- Planten = primaire producten → vormen de basis van de voedselketen.
- Saprotrofe fungi (samen met bacteriën) = de belangrijkste afbrekers van DOM → sluiten
nutriëntenkringlopen
- Symbiotische, parasitaire en pathogene fungi hebben ook sterke invloed op ecosystemen.
2. Evolutie en fylogenie van planten
Groenwieren → planten
# Plantensoorten op aarde: ongeveer 350 000 plantensoorten → meeste Angiospermen
Ontstaan planten: ongeveer 470 mjg, uit groenwieren (Charofyten zijn meest verwante groenwieren)
Landplanten (Embryophytae) op aarde: sinds 425 mjg
Eigenschappen die planten meekregen van groenwieren
- Celwand van cellulose
- Meercellige en vertakte structuren
- Apicale groeimeristemen (= ongedifferentieerde cellen voor celdeling voor primaire groei) bij
sommige groenwieren
- Sommige plantenhormonen (vb auxine)
- Voortplantingsstructuren (gametangia) waarin gameten worden gevormd zijn vergelijkbaar met
die (antheridia/archegonia) van mossen en varens
- Sommige groenwieren (vb kranswieren) hebben al sporen → maar gevormd via mitose
- Mitochondriën, chloroplasten en chlorofyl a/b (> 600 mjg, door endosymbiose van protobacterium
(mitochondrion) en cyanobacterie (chlorofyl)) → fotosynthese en koolstofassimilatie
Aanpassingen van planten
Voordelen van terrestrische habitat: Nadelen van terrestrische habitat:
- Ongefilterd zonlicht - Schaarste aan water → uitdroging
2
, - Directe toegang tot CO2 in atmosfeer - Geen ondersteuning tegen zwaartekracht
- Bodem rijk aan minerale voedingsstoffen
- Weinige herbivoren en pathogenen
Aanpassingen:
- Aanpassing aan leven op land: polymeer sporopellenine die sporen beschermt
→ Reeds aanwezig in zygote van sommige groenwieren
- Aanpassing voor water en voedingsstoffen uit grond halen + transport: vroege landsplanten:
kleine/geen wortels → symbiose met arbusculaire mycorrizha (AM) fungi → later andere
plant-mycorrhiza symbioses ontstaan
- Cuticula (= waslaag op epidermis die verdamping vermindert) +
stomata (huidmondjes) (uitwisseling van water, CO2 en O2 reguleren)
- Diplobiont: alternatie tussen meercellige haploïde (n) & meercellige diploïde (2n) generaties
Vrouwelijke gametofyt geeft embryo voedingsstoffen via placentale transfercellen
→ Afhankelijk van soort andere levensvorm dominant
Levermossen, (blad)mossen, hauwmossen
Structuur van gametofyten
- Velen: gametofyt heeft een thalloïde structuur = platte vorm zonder duidelijke verdeling in blad,
stengel en wortel.
- Bladmossen hebben een meer gedifferentieerde structuur
Stomata
- Levermossen: vroege vorm (vaak permanent open)
- Mossen en hauwmossen hebben stomata
Water- en nutriëntenopname
- Meesten: wateropname en -verlies vooral via epidermis (rhizoïden vooral voor verankering)
- Nutriëntenopname via diffusie over volledig oppervlak
Andere kenmerken:
- Symbiose endomycorrhiza (bladmossen niet)
- Stengels: velen hebben hydroïden (=cellen voor watertransport),
sommigen hebben ook leptoïden (=cellen voor nutriëntentransport)
- Nog geen vaatbundels en lignine in celwanden
- Bladeren meestal 1 cellaag dik
- Gametofyt dominant, sporofyten afhankelijk van gametofyt (voor voeding & groeit erop)
Zaadloze vaatplanten
Kenmerken vaatplanten
- Sporofyt: dominant + onafhankelijk → vertakt met meerdere sporangia
- Gametofyt: bij vroege vaatplanten (vb varens): nog groot + onafhankelijk + autotroof
Wolfsklauwen → gametofyt heterotroof + afhankelijk van micorrhiza
Gedurende evolutie vaatplanten: gametofyt wordt steeds kleiner
- Vaatbundels met xyleem & floeem + lignine in celwanden → hoger groeien (concurrentie voor licht)
Wolfsklauwen: hoog door diktegroei stam + secundair xyleem
- Devoon & Carboon (360-290 mjg) → wouden → steenkoollagen + O2-piek atmosfeer
Cooksonia = 1ste bekende vaatplant (oudste 410 mjg)
3
, Fylogenie vaatplanten
1. Lycophyten - Wolfsklauwen
- Selaginella’s
- Isoëtes
2. Monilophyten - Varens
- Paardenstaarten
- Psilotales en Ophioglossales
3. Lignophyten Zaadplanten (= Gymnospermen & Angiospermen)
Structuur vaatbundels en stelen
Zaadloze vaatplanten: enkel tracheiden als xyleemcellen (waarvan celwanden verdikt met lignine)
Stele = centrale cilinder in stengel/wortel dat vaatbundels en merg bevat → verschillende soorten:
Protostele Siphonostele Eustele
Massieve kern van Vasculair weefsel rond Aparte vaatbundels
vaatbundels merg
Vroegste vaatplanten Meeste zaadloze Zaadplanten
vaatplanten
→ Zaadplanten dus niet geëvolueerd uit varen en paardenstaarten, maar een gezamenlijke voorouder
Ontwikkeling bladeren
2 type bladeren binnen vaatplanten:
Microfyllen naaldachtige bladeren wolfsklauwen fossielen vanaf
→ Groeien uit protostele 410 mjg
Megafyllen grote en complexe bladeren Alle andere fossielen vanaf
→ Groeien uit de siphonostele of eustele vaatplanten 370 mjg
- zeker 3x onafhankelijk ontstaan (varens, paardenstaarten,
zaadplanten)
- ontstaan: fusie meerdere steriel takken + ontstaan plat
weefsel ertussen
Ontwikkeling wortels
- Waarschijnlijk ontstaan: uit ondergrondse stengels.
- Sporofyten van Lycopsiden: ondergrondse stengelstructuren met zijscheuten (rootlets).
Sporofyten van Psilotum-soorten hebben geen wortels en zijn afhankelijk van mycorrhyzae.
Reproductie
- Meeste zaadloze vaatplanten homospoor:
Cyclus: 1 type sporofyt met 1 type sporangium met 1 type sporen → tweeslachtige
gametofyt (n) (varens: prothallus) → vormt zaadcellen & eicellen → bevruchting
(water voor transport) → sporofyt (2n)
Eind Paleozoïcum (toenemend tropische droogte)
- Boomvormen van wolfsklauwen en paardenstaarten sterven uit
• Enkel kruidachtigen overleven (met uitz. van de boomvarens)
4
1. Inleiding cursus
Planten
Inleidend plaatje:
17 essentiële elementen (rode = grootste hoeveelheid):
Macronutriënten Micronutriënten
S Cl
P Fe
O Mn
N B
C Zn
H Cu
K Ni
Ca Mo
Mg
Wet van Liebig (= “wet van het minimum”)
De biomassaproductie van planten wordt bepaald door de beperkende (limiterende)
element (dat is het element dat het schaarst is t.o.v de behoefte eraan = kortste latje).
Belangrijkste elementen voor planten:
SPONCH → voor DNA, eiwitten en andere KWS
De variatie in SPONCH-percentages tussen organismen is relatief klein, maar de diversiteit in
organische moleculen is groot.
Fungi
Fungi kunnen zowel meercellig als eencellig zijn. Er bestaat, net zoals bij de planten, veel variaties in
grote, kleur, etc. Ze gaan vaak symbiose aan met planten, dieren en soms zelfs met andere
schimmels.
Fungi hebben geen fotosynthese en zijn voor hun organische verbindingen en energie afhankelijk van
planten of algen (direct of indirect). Dit kan op verschillende manieren:
1
,1. DOM afbreken
Vb: rooddgerande houtzwam in naaldboom 3
2. In symbiose leven met planten/algen.
Vb: ectomycorrhizae, korstmossen
3. Als parasiet ‘suikers’ op nemen van planten/dieren 1 2
Vb: akkerdistelroest op distels
De rollen van planten en fungi in ecosystemen
- Planten = primaire producten → vormen de basis van de voedselketen.
- Saprotrofe fungi (samen met bacteriën) = de belangrijkste afbrekers van DOM → sluiten
nutriëntenkringlopen
- Symbiotische, parasitaire en pathogene fungi hebben ook sterke invloed op ecosystemen.
2. Evolutie en fylogenie van planten
Groenwieren → planten
# Plantensoorten op aarde: ongeveer 350 000 plantensoorten → meeste Angiospermen
Ontstaan planten: ongeveer 470 mjg, uit groenwieren (Charofyten zijn meest verwante groenwieren)
Landplanten (Embryophytae) op aarde: sinds 425 mjg
Eigenschappen die planten meekregen van groenwieren
- Celwand van cellulose
- Meercellige en vertakte structuren
- Apicale groeimeristemen (= ongedifferentieerde cellen voor celdeling voor primaire groei) bij
sommige groenwieren
- Sommige plantenhormonen (vb auxine)
- Voortplantingsstructuren (gametangia) waarin gameten worden gevormd zijn vergelijkbaar met
die (antheridia/archegonia) van mossen en varens
- Sommige groenwieren (vb kranswieren) hebben al sporen → maar gevormd via mitose
- Mitochondriën, chloroplasten en chlorofyl a/b (> 600 mjg, door endosymbiose van protobacterium
(mitochondrion) en cyanobacterie (chlorofyl)) → fotosynthese en koolstofassimilatie
Aanpassingen van planten
Voordelen van terrestrische habitat: Nadelen van terrestrische habitat:
- Ongefilterd zonlicht - Schaarste aan water → uitdroging
2
, - Directe toegang tot CO2 in atmosfeer - Geen ondersteuning tegen zwaartekracht
- Bodem rijk aan minerale voedingsstoffen
- Weinige herbivoren en pathogenen
Aanpassingen:
- Aanpassing aan leven op land: polymeer sporopellenine die sporen beschermt
→ Reeds aanwezig in zygote van sommige groenwieren
- Aanpassing voor water en voedingsstoffen uit grond halen + transport: vroege landsplanten:
kleine/geen wortels → symbiose met arbusculaire mycorrizha (AM) fungi → later andere
plant-mycorrhiza symbioses ontstaan
- Cuticula (= waslaag op epidermis die verdamping vermindert) +
stomata (huidmondjes) (uitwisseling van water, CO2 en O2 reguleren)
- Diplobiont: alternatie tussen meercellige haploïde (n) & meercellige diploïde (2n) generaties
Vrouwelijke gametofyt geeft embryo voedingsstoffen via placentale transfercellen
→ Afhankelijk van soort andere levensvorm dominant
Levermossen, (blad)mossen, hauwmossen
Structuur van gametofyten
- Velen: gametofyt heeft een thalloïde structuur = platte vorm zonder duidelijke verdeling in blad,
stengel en wortel.
- Bladmossen hebben een meer gedifferentieerde structuur
Stomata
- Levermossen: vroege vorm (vaak permanent open)
- Mossen en hauwmossen hebben stomata
Water- en nutriëntenopname
- Meesten: wateropname en -verlies vooral via epidermis (rhizoïden vooral voor verankering)
- Nutriëntenopname via diffusie over volledig oppervlak
Andere kenmerken:
- Symbiose endomycorrhiza (bladmossen niet)
- Stengels: velen hebben hydroïden (=cellen voor watertransport),
sommigen hebben ook leptoïden (=cellen voor nutriëntentransport)
- Nog geen vaatbundels en lignine in celwanden
- Bladeren meestal 1 cellaag dik
- Gametofyt dominant, sporofyten afhankelijk van gametofyt (voor voeding & groeit erop)
Zaadloze vaatplanten
Kenmerken vaatplanten
- Sporofyt: dominant + onafhankelijk → vertakt met meerdere sporangia
- Gametofyt: bij vroege vaatplanten (vb varens): nog groot + onafhankelijk + autotroof
Wolfsklauwen → gametofyt heterotroof + afhankelijk van micorrhiza
Gedurende evolutie vaatplanten: gametofyt wordt steeds kleiner
- Vaatbundels met xyleem & floeem + lignine in celwanden → hoger groeien (concurrentie voor licht)
Wolfsklauwen: hoog door diktegroei stam + secundair xyleem
- Devoon & Carboon (360-290 mjg) → wouden → steenkoollagen + O2-piek atmosfeer
Cooksonia = 1ste bekende vaatplant (oudste 410 mjg)
3
, Fylogenie vaatplanten
1. Lycophyten - Wolfsklauwen
- Selaginella’s
- Isoëtes
2. Monilophyten - Varens
- Paardenstaarten
- Psilotales en Ophioglossales
3. Lignophyten Zaadplanten (= Gymnospermen & Angiospermen)
Structuur vaatbundels en stelen
Zaadloze vaatplanten: enkel tracheiden als xyleemcellen (waarvan celwanden verdikt met lignine)
Stele = centrale cilinder in stengel/wortel dat vaatbundels en merg bevat → verschillende soorten:
Protostele Siphonostele Eustele
Massieve kern van Vasculair weefsel rond Aparte vaatbundels
vaatbundels merg
Vroegste vaatplanten Meeste zaadloze Zaadplanten
vaatplanten
→ Zaadplanten dus niet geëvolueerd uit varen en paardenstaarten, maar een gezamenlijke voorouder
Ontwikkeling bladeren
2 type bladeren binnen vaatplanten:
Microfyllen naaldachtige bladeren wolfsklauwen fossielen vanaf
→ Groeien uit protostele 410 mjg
Megafyllen grote en complexe bladeren Alle andere fossielen vanaf
→ Groeien uit de siphonostele of eustele vaatplanten 370 mjg
- zeker 3x onafhankelijk ontstaan (varens, paardenstaarten,
zaadplanten)
- ontstaan: fusie meerdere steriel takken + ontstaan plat
weefsel ertussen
Ontwikkeling wortels
- Waarschijnlijk ontstaan: uit ondergrondse stengels.
- Sporofyten van Lycopsiden: ondergrondse stengelstructuren met zijscheuten (rootlets).
Sporofyten van Psilotum-soorten hebben geen wortels en zijn afhankelijk van mycorrhyzae.
Reproductie
- Meeste zaadloze vaatplanten homospoor:
Cyclus: 1 type sporofyt met 1 type sporangium met 1 type sporen → tweeslachtige
gametofyt (n) (varens: prothallus) → vormt zaadcellen & eicellen → bevruchting
(water voor transport) → sporofyt (2n)
Eind Paleozoïcum (toenemend tropische droogte)
- Boomvormen van wolfsklauwen en paardenstaarten sterven uit
• Enkel kruidachtigen overleven (met uitz. van de boomvarens)
4
