Fabaceae - Fabaceae

Fabaceae
Zeitlicher Bereich: Späte KreidezeitKürzlich
Blühendes kudzu.jpg
Kudzu ( Pueraria lobata )
Wissenschaftliche Klassifikation e
Königreich: Pflanzen
Klade : Tracheophyten
Klade : Angiospermen
Klade : Eudicots
Klade : Rosiden
Befehl: Fabales
Familie: Fabaceae
Lindl. (Leguminosae Jussieu , nom. Nachteile ).
Typgattung
Faba (jetzt in Vicia enthalten )
Mühle.
Unterfamilien
Diversität
730 Gattungen und 19.400 Arten
Die von Fabaceae besetzten Biome
Verbreitungskarte der Fabaceae. Hülsenfrüchte kommen in vier Hauptbiomen vor : tropischer Wald , gemäßigter Wald , Gras und Sukkulente .
Synonyme

Die Fabaceae / f ə b ʃ í / oder Leguminosen , allgemein bekannt als die Leguminosen , Erbse oder Bohne Familie , ist eine große und wirtschaftlich wichtige Familie von Blütenpflanzen . Es umfasst Bäume , Sträucher und ausdauernde oder jährliche krautige Pflanzen , die leicht durch ihre anerkannt sind Früchte ( Leguminosen ) und deren Verbindung, stipulate Blätter. Viele Hülsenfrüchte haben charakteristische Blüten und Früchte. Die Familie ist weit verbreitet und ist mit etwa 765 Gattungen und fast 20.000 bekannten Arten die drittgrößte Landpflanzenfamilie in Bezug auf die Artenzahl, nur hinter den Orchidaceae und Asteraceae .

Die fünf größten Gattungen der Familie sind Astragalus (über 3.000 Arten), Akazie (über 1.000 Arten), Indigofera (etwa 700 Arten), Crotalaria (etwa 700 Arten) und Mimosa (etwa 400 Arten), die etwa ein Viertel der alle Hülsenfrüchtearten. Die ca. 19.000 bekannte Leguminosenarten machen etwa 7% der Blütenpflanzenarten aus. Fabaceae ist die am häufigsten vorkommende Familie in tropischen Regenwäldern und Trockenwäldern Amerikas und Afrikas .

Neuere molekulare und morphologische Erkenntnisse unterstützen die Tatsache, dass die Fabaceae eine einzige monophyletische Familie sind. Diese Schlussfolgerung wird nicht nur durch den Grad der Wechselbeziehung zwischen verschiedenen Gruppen innerhalb der Familie im Vergleich zu den Leguminosen und ihren engsten Verwandten gestützt , sondern auch durch alle neueren phylogenetischen Studien, die auf DNA- Sequenzen basieren . Diese Studien bestätigen , dass es sich bei den Fabaceae um eine monophyletische Gruppe handelt , die eng mit den Familien Polygalaceae , Surianaceae und Quillajaceae verwandt ist und zur Ordnung der Fabales gehört .

Neben Getreide , einigen Früchten und tropischen Wurzeln sind eine Reihe von Leguminosen seit Jahrtausenden ein Grundnahrungsmittel des Menschen und ihre Verwendung steht in engem Zusammenhang mit der menschlichen Evolution .

Die Familie Fabaceae umfasst eine Reihe wichtiger Nutz- und Nahrungspflanzen, darunter Glycine max ( Sojabohne ), Phaseolus (Bohnen), Pisum sativum ( Erbse ), Cicer arietinum ( Kichererbse ), Medicago sativa ( Alfalfa ), Arachis hypogaea ( Erdnuss ), Ceratonia siliqua (Johannisbrot) und Glycyrrhiza glabra ( Süßholz ). Eine Anzahl von Arten sind auch weedy Schädlinge in verschiedenen Teilen der Welt, darunter: Cytisus scoparius (Ginster), Robinia pseudoacacia (Robinie) , Ulex europaeus (Ginster), Kudzu (Kudzu) und eine Anzahl von Lupinus Arten.

Etymologie

Der Name 'Fabaceae' stammt von der nicht mehr existierenden Gattung Faba , die jetzt in Vicia enthalten ist . Der Begriff "Faba" kommt aus dem Lateinischen und scheint einfach "Bohne" zu bedeuten. Leguminosae ist ein älterer Name, der noch als gültig gilt und bezieht sich auf die Früchte dieser Pflanzen, die Hülsenfrüchte genannt werden .

Beschreibung

Die Frucht von Gymnocladus dioicus

Fabaceae reichen in der Gewohnheit von riesigen Bäumen (wie Koompassia excelsa ) bis hin zu kleinen einjährigen Kräutern , wobei die Mehrheit krautige Stauden sind. Pflanzen haben unbestimmte Blütenstände, die manchmal auf eine einzige Blüte reduziert sind. Die Blüten haben ein kurzes Hypanthium und ein einzelnes Fruchtblatt mit einem kurzen Gynophor und produzieren nach der Befruchtung Früchte, die Hülsenfrüchte sind.

Wachstumsgewohnheit

Die Fabaceae haben eine Vielzahl von Wuchsformen , darunter Bäume, Sträucher, krautige Pflanzen und sogar Weinreben oder Lianen . Die krautigen Pflanzen können einjährige, zweijährige oder mehrjährige Pflanzen sein , ohne grundständige oder endständige Blattaggregate. Viele Hülsenfrüchte haben Ranken. Sie sind aufrechte Pflanzen, Epiphyten oder Reben. Letztere stützen sich mit Hilfe von Triebe , die Verdrehung um einen Träger oder durch cauline Blatt- oder Ranken . Pflanzen können Heliophyten , Mesophyten oder Xerophyten sein .

Blätter

Die Blätter sind normalerweise wechselständig und zusammengesetzt. Meistens sind sie für gerade oder ungerade gefiedert Verbindung (zB Caragana und Robinia respectively), oft dreiblättrigen (zB Trifolium , Medicago ) und selten palmately Verbindung (zB Lupinus ), in der Mimosoideae und der Caesalpinioideae häufig bipinnate (zB Acacia , Mimosa ) . Sie haben immer Nebenblätter , die blattartig (zB Pisum ), dornenartig (zB Robinie ) oder eher unscheinbar sein können. Die Blattränder sind ganzrandig oder gelegentlich gesägt . Sowohl die Blätter als auch die Blättchen haben oft faltige Pulvini , um böse Bewegungen zu ermöglichen . Bei einigen Arten haben sich Flugblätter zu Ranken entwickelt (zB Vicia ).

Viele Arten haben Blätter mit Strukturen, die Ameisen anlocken, die die Pflanze vor pflanzenfressenden Insekten schützen (eine Form des Mutualismus ). Extraflorale Nektarien sind bei den Mimosoideae und den Caesalpinioideae verbreitet und werden auch bei einigen Faboideae (zB Vicia sativa ) gefunden. Bei einigen Akazien werden die modifizierten hohlen Nebenblätter von Ameisen bewohnt und werden als Domatien bezeichnet .

Wurzeln

Viele Fabaceae beherbergen Bakterien in ihren Wurzeln in Strukturen, die als Wurzelknötchen bezeichnet werden . Diese Bakterien, die als Rhizobien bekannt sind , haben die Fähigkeit, Stickstoffgas (N 2 ) aus der Luft aufzunehmen und es in eine Form von Stickstoff umzuwandeln, die für die Wirtspflanze verwertbar ist ( NO 3 oder NH 3 ). Dieser Vorgang wird als Stickstofffixierung bezeichnet . Die Hülsenfrucht als Wirt und Rhizobien als Lieferant von verwertbarem Nitrat gehen eine symbiotische Beziehung ein. Mitglieder der Gattung Phaseoleae Apios bilden Knollen, die essbar sein können.

Blumen

Eine Blume von Wisteria sinensis , Faboideae. Zwei Blütenblätter wurden entfernt, um Staubgefäße und Stempel zu zeigen

Die Blüten haben oft fünf im Allgemeinen verwachsene Kelchblätter und fünf freie Kronblätter . Sie sind im Allgemeinen zwittrig und haben ein kurzes , meist becherförmiges Hypanthium . Es gibt normalerweise zehn Staubblätter und einen verlängerten oberen Fruchtknoten mit gebogenem Griffel . Sie sind meist in unbestimmten Blütenständen angeordnet . Fabaceae sind in der Regel entomophil Pflanzen (dh sie sind bestäubt durch Insekten ), und die Blumen sind in der Regel auffällig anziehen Bestäuber .

Bei den Caesalpinioideae sind die Blüten oft zygomorph , wie bei Cercis , oder fast symmetrisch mit fünf gleichen Kronblättern, wie bei Bauhinia . Das obere Blütenblatt ist im Gegensatz zu den Faboideae das innerste . Einige Arten, wie einige der Gattung Senna , haben asymmetrische Blüten, wobei eines der unteren Blütenblätter größer als das gegenüberliegende ist und der Griff zur Seite gebogen ist. Der Kelch, die Krone oder die Staubblätter können in dieser Gruppe auffällig sein.

Bei den Mimosoideae sind die Blüten aktinomorph und in kugeligen Blütenständen angeordnet. Die Blütenblätter sind klein und die Staubblätter, die mehr als nur 10 umfassen können, haben lange, farbige Filamente, die den auffälligsten Teil der Blüte darstellen. Alle Blüten eines Blütenstandes öffnen sich gleichzeitig.

Bei den Faboideae sind die Blüten zygomorph und haben eine spezielle Struktur . Das obere Blütenblatt, das Banner oder Standard genannt wird, ist groß und umhüllt den Rest der Blütenblätter in der Knospe, wobei es sich oft zurückzieht, wenn die Blume blüht. Die beiden benachbarten Blütenblätter, die Flügel, umgeben die beiden unteren Blütenblätter. Die beiden unteren Blütenblätter sind an der Spitze miteinander verschmolzen (bleiben an der Basis frei) und bilden eine bootartige Struktur, die als Kiel bezeichnet wird. Die Staubblätter sind immer zehn an der Zahl, und ihre Filamente können in verschiedenen Konfigurationen verwachsen sein, oft in einer Gruppe von neun Staubblättern plus einem separaten Staubblatt. Im oberen (auch dorsalen oder adaxialen) Blütenblatt werden verschiedene Gene der CYCLOIDEA (CYC)/DICHOTOMA (DICH) -Familie exprimiert; bei einigen Arten wie Cadia werden diese Gene in der gesamten Blüte exprimiert, wodurch eine radialsymmetrische Blüte entsteht.

Frucht

Hülsenfrucht von Vicia sativa

Der Eierstock entwickelt sich am häufigsten zu einer Hülsenfrucht . Eine Hülsenfrucht ist eine einfache Trockenfrucht , die normalerweise auf zwei Seiten dehisiert (sich entlang einer Naht öffnet). Ein gebräuchlicher Name für diese Fruchtart ist eine "Schote", obwohl dies auch auf einige andere Fruchtarten zutrifft. Einige Arten haben Samarae , Lomente , Follikel , indehiszente Hülsenfrüchte, Achänen , Steinfrüchte und Beeren aus den grundlegenden Hülsenfrüchten entwickelt.

Physiologie und Biochemie

Die Fabaceae sind selten cyanogen . Wo sie sind, leiten sich die cyanogenen Verbindungen von Tyrosin , Phenylalanin oder Leucin ab . Sie enthalten häufig Alkaloide . Proanthocyanidine können entweder als Cyanidin oder Delphinidin oder beides gleichzeitig vorliegen . Flavonoide wie Kaempferol , Quercitin und Myricetin sind häufig vorhanden. Ellagsäure wurde in keiner der untersuchten Gattungen oder Arten gefunden. Zucker wird in Form von Saccharose innerhalb der Pflanzen transportiert . Die C3-Photosynthese wurde in einer Vielzahl von Gattungen gefunden. Die Familie hat auch eine einzigartige Chemie entwickelt. Viele Hülsenfrüchte enthalten giftige und unverdauliche Stoffe, Antinährstoffe , die durch verschiedene Verarbeitungsmethoden entfernt werden können. Pterocarpane sind eine Klasse von Molekülen (Derivate von Isoflavonoiden ), die nur in den Fabaceae vorkommen. Forisomproteine finden sich in den Siebröhren von Fabaceae; ausschließlich sind sie nicht von ADT abhängig .

Evolution, Phylogenie und Taxonomie

Evolution

Die Ordnung Fabales enthält etwa 7,3% der eudicot-Arten und der größte Teil dieser Vielfalt ist in nur einer der vier Familien enthalten, die die Ordnung enthält: Fabaceae. Diese Klade umfasst auch die Familien Polygalaceae , Surianaceae und Quillajaceae und ihre Ursprünge reichen 94 bis 89 Millionen Jahre zurück, obwohl ihre Diversifizierung vor 79 bis 74 Millionen Jahren begann. Tatsächlich haben sich die Fabaceae während des frühen Tertiärs diversifiziert , um zusammen mit vielen anderen Familien, die zu den Blütenpflanzen gehören , ein allgegenwärtiger Teil der Biota der modernen Erde zu werden.

Die Fabaceae haben einen reichhaltigen und vielfältigen Fossilienbestand , insbesondere für das Tertiär . Fossilien von Blumen, Früchten, Blättern, Holz und Pollen aus dieser Zeit wurden an zahlreichen Stellen gefunden. Die frühesten Fossilien, die definitiv den Fabaceae zugeordnet werden können, tauchten im frühen Paläozän (vor etwa 65 Millionen Jahren) auf. Vertreter der 3 traditionell als Mitglieder der Fabaceae anerkannten Unterfamilien – Cesalpinioideae, Papilionoideae und Mimosoideae – sowie Mitglieder der großen Kladen innerhalb dieser Unterfamilien – wie der Genistoides – wurden in späteren Perioden gefunden, beginnend zwischen Vor 55 und 50 Millionen Jahren. Tatsächlich wurde im Fossilienbestand aus dem mittleren bis späten Eozän eine große Vielfalt von Taxa gefunden, die die Hauptlinien der Fabaceae repräsentieren , was darauf hindeutet, dass die Mehrheit der modernen Fabaceae-Gruppen bereits vorhanden war und dass während dieser Zeitabschnitt. Daher begannen die Fabaceae vor etwa 60 Millionen Jahren mit ihrer Diversifizierung und die wichtigsten Kladen trennten sich vor 50 Millionen Jahren. Das Alter der Hauptkladen der Cesalpinioideae wird auf 56 bis 34 Millionen Jahre und der basalen Gruppe der Mimosoideae auf 44 ± 2,6 Millionen Jahre geschätzt. Die Teilung zwischen Mimosoideae und Faboideae wird auf 59 bis 34 Millionen Jahre datiert und die basale Gruppe der Faboideae auf 58,6 ± 0,2 Millionen Jahre. Es war möglich, die Divergenz einiger Gruppen innerhalb der Faboideae zu datieren, obwohl die Diversifizierung innerhalb jeder Gattung relativ neu war. Zum Beispiel Astragalus getrennt von den Oxytropis 16-12000000 Jahren. Darüber hinaus begann vor 4 Millionen Jahren die Trennung der aneuploiden Arten von Neoastragalus . Inga , eine weitere Gattung der Papilionoideae mit etwa 350 Arten, scheint sich in den letzten 2 Millionen Jahren auseinander entwickelt zu haben.

Basierend auf fossilen und phylogenetischen Beweisen wurde vermutet, dass sich Hülsenfrüchte ursprünglich in ariden und/oder semi-ariden Regionen entlang des Tethys-Meeres während der paläogenen Periode entwickelten. Andere argumentieren jedoch, dass Afrika (oder sogar Amerika ) als Ursprung der Familie noch nicht ausgeschlossen werden kann.

Die aktuelle Hypothese über die Evolution der für die Nodulation benötigten Gene ist, dass sie nach einem Polyploidie-Ereignis aus anderen Signalwegen rekrutiert wurden. Mehrere verschiedene Wege wurden in Verbindung gebracht, da doppelte Gene an die Wege abgegeben werden, die für die Nodulation erforderlich sind. Die Hauptspender für den Stoffwechselweg waren die Gene, die mit den Symbiose-Genen der arbuskulären Mykorrhiza, den Genen für die Pollenschlauchbildung und den Hämoglobin-Genen assoziiert sind. Eines der Hauptgene, die nachweislich zwischen dem arbuskulären Mykorrhiza-Pfad und dem Knötchen-Pfad geteilt werden, ist SYMRK und es ist an der Erkennung von Pflanzenbakterien beteiligt. Das Wachstum des Pollenschlauchs ähnelt der Entwicklung des Infektionsfadens, indem Infektionsfäden in einer polaren Weise wachsen, die einem polaren Wachstum des Pollenschlauchs in Richtung der Samenanlagen ähnlich ist. Beide Wege umfassen die gleiche Art von Enzymen, Pektin abbauende Zellwandenzyme. Die zur Stickstoffreduzierung erforderlichen Enzyme, Nitrogenasen, benötigen eine erhebliche Zufuhr von ATP, reagieren aber gleichzeitig empfindlich auf freien Sauerstoff. Um die Anforderungen dieser paradoxen Situation zu erfüllen, exprimieren die Pflanzen einen Hämoglobintyp namens Leghämoglobin, von dem angenommen wird, dass er nach einem Duplikationsereignis rekrutiert wird. Es wird angenommen, dass diese drei genetischen Wege Teil eines Genduplikationsereignisses sind, das dann rekrutiert wird, um bei der Knotenbildung zu wirken.

Phylogenie und Taxonomie

Phylogenie

Die Phylogenie der Hülsenfrüchte war Gegenstand vieler Studien von Forschungsgruppen aus der ganzen Welt. Diese Studien haben Morphologie, DNA- Daten (das Chloroplasten- Intron trnL , die Chloroplasten- Gene rbcL und matK oder die ribosomalen Spacer ITS ) und kladistische Analysen verwendet, um die Beziehungen zwischen den verschiedenen Abstammungslinien der Familie zu untersuchen. Fabaceae wird durchweg als monophyletisch nachgewiesen . Die Studien bestätigten außerdem, dass die traditionellen Unterfamilien Mimosoideae und Papilionoideae jeweils monophyletisch waren, aber beide innerhalb der paraphyletischen Unterfamilie Caesalpinioideae verschachtelt waren. Alle unterschiedlichen Ansätze lieferten ähnliche Ergebnisse bezüglich der Beziehungen zwischen den Hauptgruppen der Familie. Nach ausführlichen Diskussionen in der Leguminosen-Phylogenetik-Community hat die Legume Phylogeny Working Group Fabaceae in sechs Unterfamilien neu klassifiziert, was die Trennung von vier neuen Unterfamilien von Caesalpinioideae und die Zusammenführung von Caesapinioideae sensu stricto mit der ehemaligen Unterfamilie Mimosoideae erforderte . Die genaue Verzweigungsreihenfolge der verschiedenen Unterfamilien ist noch ungeklärt.

Fabales

Polygalaceae ( Außengruppe )

Surianaceae (Fremdgruppe)

Quillajaceae (Fremdgruppe)

Fabaceae

Cercidoideae

Detarioideen

Duparquetioideae

Dialioideae

Caesalpinioideae

Faboideae

Taxonomie

Die Fabaceae werden nach den meisten taxonomischen Systemen, einschließlich des APG III-Systems , in die Reihenfolge Fabales eingeordnet . Die Familie umfasst jetzt sechs Unterfamilien:

Ökologie

Verbreitung und Lebensraum

Die Fabaceae sind im Wesentlichen weltweit verbreitet und kommen überall außer der Antarktis und der hohen Arktis vor. Die Bäume kommen häufig in tropischen Regionen vor, während die krautigen Pflanzen und Sträucher außerhalb der Tropen vorherrschen.

Biologische Stickstofffixierung

Wurzeln von Vicia mit sichtbaren weißen Wurzelknötchen.
Querschnitt durch ein Wurzelknötchen von Vicia, beobachtet durch ein Mikroskop.

Die biologische Stickstofffixierung (BNF, durchgeführt von den als Diazotrophen bezeichneten Organismen ) ist ein sehr alter Prozess, der wahrscheinlich im Archäischen Zeitalter seinen Ursprung hatte, als der primitiven Atmosphäre Sauerstoff fehlte . Es wird nur durchgeführt , indem Euryarchaeota und nur 6 von den mehr als 50 Stämmen von Bakterien . Einige dieser Linien entwickelten sich gemeinsam mit den Blütenpflanzen und bildeten die molekulare Grundlage einer für beide Seiten vorteilhaften symbiotischen Beziehung. BNF wird in Knötchen durchgeführt, die sich hauptsächlich in der Wurzelrinde befinden, obwohl sie gelegentlich wie bei Sesbania rostrata im Stamm lokalisiert sind . Die Spermatophyten , die sich zusammen mit Aktinorhizal- Diazotrophen ( Frankia ) oder mit Rhizobien entwickelt haben , um ihre symbiotische Beziehung aufzubauen, gehören zu 11 Familien, die innerhalb der Rosidae- Klade enthalten sind (wie durch die Genmolekulare Phylogenie von rbcL , einem Gen, das für einen Teil des RuBisCO- Enzyms in der Chloroplast ). Diese Gruppierung weist darauf hin, dass die Veranlagung zur Knöllchenbildung wahrscheinlich nur einmal bei blühenden Pflanzen aufgetreten ist und als ein in bestimmten Linien erhaltenes oder verlorenes Ahnenmerkmal angesehen werden kann. Eine so breite Verteilung von Familien und Gattungen innerhalb dieser Abstammungslinie weist jedoch darauf hin, dass die Knötchenbildung mehrere Ursprünge hatte. Von den 10 Familien innerhalb der Rosidae haben 8 Knötchen, die von Actinomyces ( Betulaceae , Casuarinaceae , Coriariaceae , Datiscaceae , Elaeagnaceae , Myricaceae , Rhamnaceae und Rosaceae ) gebildet werden, und die beiden verbleibenden Familien, Ulmaceae und Fabaceae, haben Knötchen, die von Rhizobien gebildet werden.

Die Rhizobien und ihre Wirte müssen sich gegenseitig erkennen können, damit die Knötchenbildung beginnen kann. Rhizobien sind spezifisch für bestimmte Wirtsarten, obwohl eine Rhizobienart oft mehr als eine Wirtsart infizieren kann. Das bedeutet, dass eine Pflanzenart von mehr als einer Bakterienart befallen sein kann. Zum Beispiel können Knötchen in Acacia Senegal sieben Arten von Rhizobien enthalten, die zu drei verschiedenen Gattungen gehören. Die charakteristischsten Merkmale, die es ermöglichen, Rhizobien voneinander zu unterscheiden, sind die Geschwindigkeit ihres Wachstums und die Art der Wurzelknöllchen, die sie mit ihrem Wirt bilden. Wurzelknötchen können entweder als unbestimmt, zylindrisch und oft verzweigt und als bestimmt, kugelförmig mit hervorstehenden Lentizellen klassifiziert werden. Unbestimmte Knöllchen sind charakteristisch für Hülsenfrüchte aus gemäßigten Klimazonen, während bestimmte Knöllchen häufig bei Arten aus tropischen oder subtropischen Klimazonen gefunden werden.

Die Bildung von Knötchen ist bei den Fabaceae üblich. Sie findet sich in der Mehrzahl ihrer Mitglieder, die nur eine Assoziation mit Rhizobien eingehen, die wiederum eine ausschließliche Symbiose mit den Fabaceae (mit Ausnahme von Parasponia , der einzigen knötchenbildenden Gattung der 18 Ulmaceae-Gattungen) eingehen. Knötchenbildung ist in allen Fabaceae-Unterfamilien vorhanden, obwohl sie bei den Caesalpinioideae weniger verbreitet ist. Alle Arten von Knötchenbildung sind in der Unterfamilie Papilionoideae vorhanden: unbestimmt (mit erhaltenem Meristem ), bestimmt (ohne Meristem) und der in Aeschynomene enthaltene Typ . Die beiden letztgenannten gelten als die modernste und spezialisierteste Art von Knötchen, da sie nur in einigen Linien der Unterfamilie Papilionoideae vorkommen. Obwohl die Knöllchenbildung in den beiden monophyletischen Unterfamilien Papilionoideae und Mimosoideae weit verbreitet ist, enthalten sie auch Arten, die keine Knöllchen bilden. Das Vorhandensein oder Fehlen knötchenbildender Arten innerhalb der drei Unterfamilien weist darauf hin, dass die Bildung von Knöllchen während der Evolution der Fabaceae mehrmals aufgetreten ist und dass diese Fähigkeit in einigen Linien verloren gegangen ist. Innerhalb der Gattung Acacia , einem Mitglied der Mimosoideae, bildet A. pentagona beispielsweise keine Knötchen, während andere Arten derselben Gattung leicht Knötchen bilden, wie es bei Acacia senegal der Fall ist , die sowohl schnell als auch langsam wachsende Rhizobienknötchen bildet .

Chemische Ökologie

Eine große Anzahl von Arten innerhalb vieler Gattungen von Hülsenfrüchten, zB Astragalus , Coronilla , Hippocrepis , Indigofera , Lotus , Securigera und Scorpiurus , produzieren Chemikalien, die sich von der Verbindung 3-Nitropropansäure (3-NPA, Beta-Nitropropionsäure) ableiten . Die freie Säure 3-NPA ist ein irreversibler Inhibitor der mitochondrialen Atmung , und somit hemmt die Verbindung den Tricarbonsäurezyklus . Diese durch 3-NPA verursachte Hemmung ist für Nervenzellen besonders toxisch und stellt einen sehr allgemeinen toxischen Mechanismus dar, der aufgrund der großen Anzahl von Arten, die diese Verbindung und ihre Derivate produzieren, eine tiefgreifende ökologische Bedeutung vermuten lässt. Eine zweite und eng verwandte Klasse von Sekundärmetaboliten, die in vielen Arten von Hülsenfrüchten vorkommen, wird durch Isoxazolin-5-on-Derivate definiert. Diese Verbindungen kommen insbesondere zusammen mit 3-NPA und verwandten Derivaten gleichzeitig in derselben Art vor, wie sie in Astragalus canadensis und Astragalus collinus vorkommen . 3-NPA- und Isoxazlin-5-on-Derivate kommen auch in vielen Blattkäferarten vor (siehe Abwehr bei Insekten ).

Wirtschaftliche und kulturelle Bedeutung

Hülsenfrüchte sind wirtschaftlich und kulturell bedeutende Pflanzen aufgrund ihrer außergewöhnlichen Vielfalt und Fülle, der Vielfalt an essbaren Gemüsesorten und aufgrund ihrer vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten: im Gartenbau und in der Landwirtschaft, als Lebensmittel, wegen der darin enthaltenen Verbindungen die für medizinische Zwecke verwendet werden, und für die darin enthaltenen Öle und Fette, die eine Vielzahl von Anwendungen haben.

Nahrung und Futter

Die Geschichte von Leguminosen ist mit der menschlichen Zivilisation in eng verbunden, erscheinen früh in Asien , die Amerika (die gemeine Bohne , mehrere Sorten) und Europa (Saubohnen) von 6000 BCE , wo sie wurde ein Grundnahrungsmittel, ätherische als Quelle Protein.

Ihre Fähigkeit, atmosphärischen Stickstoff zu binden, reduziert die Düngekosten für Landwirte und Gärtner, die Hülsenfrüchte anbauen, und bedeutet, dass Hülsenfrüchte in einer Fruchtfolge verwendet werden können , um den stickstoffarmen Boden wieder aufzufüllen . Hülsenfrüchtesamen und -blätter haben aufgrund des zusätzlichen Stickstoffs, den Hülsenfrüchte durch den Prozess erhalten, einen vergleichsweise höheren Proteingehalt als Nicht-Leguminosen-Materialien. Hülsenfrüchte werden häufig als natürliche Düngemittel verwendet. Einige Leguminosenarten führen einen hydraulischen Auftrieb durch , was sie ideal für den Zwischenfruchtanbau macht .

Gezüchtete Hülsenfrüchte können zahlreichen Klassen angehören, darunter Futter- , Getreide- , Blüten-, pharmazeutische/industrielle, brachliegende/grüne Düngemittel und Holzarten, wobei die meisten kommerziell gezüchteten Arten gleichzeitig zwei oder mehr Rollen erfüllen.

Es gibt zwei große Arten von Futterleguminosen. Einige, wie Luzerne , Klee , Wicke und Arachis , werden auf Weiden gesät und von Vieh beweidet. Andere Futterleguminosen wie Leucaena oder Albizia sind verholzende Strauch- oder Baumarten, die entweder von Nutztieren abgebaut oder regelmäßig vom Menschen als Futtermittel geschnitten werden .

Körnerleguminosen werden wegen ihrer Samen angebaut und werden auch Hülsenfrüchte genannt . Die Samen werden für den menschlichen und tierischen Verzehr oder zur Herstellung von Ölen für industrielle Zwecke verwendet. Körnerleguminosen umfassen sowohl krautige Pflanzen wie Bohnen , Linsen , Lupinen , Erbsen und Erdnüsse . und Bäume wie Johannisbrot , Mesquite und Tamarinde .

Lathyrus tuberosus , einst in Europa extensiv angebaut, bildet Knollen für den menschlichen Verzehr.

Zu den Blütenleguminosenarten zählen Arten wie die Lupine , die wegen ihrer Blüten kommerziell gezüchtet werden und daher in Gärten weltweit beliebt sind. Laburnum , Robinie , Gleditsia (Gleditschie), Acacia , Mimosa und Delonix sind Zierbäume und Sträucher .

Zu den industriell gezüchteten Hülsenfrüchten gehören Indigofera , die für die Produktion von Indigo angebaut werden , Akazie für Gummi arabicum und Derris , für die insektizide Wirkung von Rotenon , einer Verbindung, die es produziert.

Fallow oder Gründüngung Leguminosen angebaut zurück in den Boden gepflügt wird der zu hohen Stickstoffgehalt in den meisten Leguminosen gefunden zu nutzen. Zu diesem Zweck werden zahlreiche Hülsenfrüchte angebaut, darunter Leucaena , Cyamopsis und Sesbania .

Weltweit werden verschiedene Hülsenfruchtarten für die Holzproduktion angebaut, darunter zahlreiche Akazienarten , Dalbergia- Arten und Castanospermum australe .

Melliferous Pflanzen bieten Bienen und anderen Insekten Nektar an , um sie zu ermutigen, Pollen von den Blüten einer Pflanze zu anderen zu transportieren und so die Bestäubung sicherzustellen. Einige Hülsenfrüchte wie Luzerne , Weißklee , Steinklee und verschiedene Prosopis- Arten sind gute Nektarlieferanten. Viele Pflanzen der Familie Fabaceae sind eine wichtige Pollenquelle für die Hummelart Bombus hortorum . Diese Bienenart liebt eine Art besonders; Trifolium pratense , auch Rotklee genannt, ist eine beliebte Nahrungsquelle in der Ernährung von Bombus hortorum .

Industrielle Anwendungen

Natürliches Zahnfleisch

Natürliche Gummis sind pflanzliche Exsudate, die durch Schäden an der Pflanze, beispielsweise durch den Befall eines Insekts oder einen natürlichen oder künstlichen Schnitt, freigesetzt werden. Diese Exsudate enthalten heterogene Polysaccharide, die aus verschiedenen Zuckern bestehen und in der Regel Uronsäuren enthalten . Sie bilden viskose kolloidale Lösungen. Es gibt verschiedene Arten, die Zahnfleisch produzieren. Die wichtigsten dieser Arten gehören zu den Fabaceae. Sie werden häufig in der Pharma-, Kosmetik-, Lebensmittel- und Textilbranche eingesetzt. Sie haben auch interessante therapeutische Eigenschaften; beispielsweise Gummi arabicum ist antitussive und antientzündliche . Die bekanntesten Gummis sind Tragant ( Astragalus gummifer ), Gummi Arabicum ( Acacia senegal ) und Guarkernmehl ( Cyamopsis tetragonoloba ).

Farbstoffe

Indigo- Farbstoff

Zur Herstellung von Farbstoffen werden verschiedene Fabaceae-Arten verwendet. Das Kernholz von Rundholz, Haematoxylon campechianum , wird zur Herstellung von roten und violetten Farbstoffen verwendet. Die histologische Färbung, die Hämatoxylin genannt wird, wird von dieser Spezies hergestellt. Das Holz des Brasilholzbaums ( Caesalpinia echinata ) wird auch zur Herstellung eines roten oder violetten Farbstoffs verwendet. Der Madrasdorn ( Pithecellobium dulce ) hat rötliche Früchte, die zur Herstellung eines gelben Farbstoffs verwendet werden. Indigofarbstoff wird aus der in Asien beheimateten Indigopflanze Indigofera tinctoria gewonnen . In Mittel- und Südamerika werden Farbstoffe aus zwei Arten derselben Gattung hergestellt: Indigo und Maya-Blau aus Indigofera suffruticosa und Natal-Indigo aus Indigofera arrecta . Gelbe Farbstoffe werden aus Butea monosperma , allgemein als Waldflamme bezeichnet , und aus Färbergrünkraut ( Genista tinctoria ) gewonnen.

Zierpflanzen

Der Cockspur Coral Tree Erythrina crista-galli ist eine von vielen Fabaceae, die als Zierpflanzen verwendet werden . Darüber hinaus ist es die Nationalblume von Argentinien und Uruguay .

Hülsenfrüchte werden seit vielen Jahrhunderten weltweit als Zierpflanzen verwendet. Aufgrund ihrer großen Vielfalt an Höhen, Formen, Blättern und Blütenfarben wird diese Familie häufig bei der Gestaltung und Bepflanzung von kleinen Gärten bis hin zu großen Parks verwendet. Im Folgenden finden Sie eine Liste der wichtigsten Zierleguminosenarten, geordnet nach Unterfamilie.

Emblematische Fabaceae

Bildergalerie

Verweise

Externe Links