Reaktionen der Pflanzenwurzeln auf Wasserknappheit
Das Projekt HYDROTROPISM (Abscisic acid and the mechanisms that regulate hydrotropism) untersuchte den Zusammenhang zwischen Mechanismen, die das Wurzelwachstum weg von Regionen mit geringerem Wasserpotential lenken, und adaptiven Reaktionen, die durch den Wachstumshemmer Abscisinsäure (ABA) verursacht werden. Forscher versuchten den Mechanismus zu identifizieren, durch den ein Umweltsignal eine Veränderung des Wurzelwachstums verursacht und die an seiner Übertragung beteiligten Proteine. Sie identifizierten die Bedeutung der Wurzelspitze und der Ausdehnungszone für die Feuchtigkeitswahrnehmung und stellten die Hypothese auf, dass ein ABA-Gradient zwischen den zwei Seiten der Wurzel das Signal sein könnte, welchen das differentielle Wachstum verursacht und zur Beugung der Wurzel führt. Die Forscher ermittelten, wie ABA zwischen Geweben und Organen transportiert wird, Dazu verwendeten sie gespaltene Agar-Platten, die zwei Medien mit unterschiedlichem Wasserpotential enthalten. Dies ermöglichte die Messung der hydrotropen Reaktion als Schätzung der Wurzelkrümmung. Diese wurde verwendet, um die Reaktion bei Mutanten, die von ABA-Transport oder Biosynthese betroffen sind, zu analysieren. Wissenschaftler screenten den hydrotropen Phänotyp von Knockout-Mutanten des ABA-Transporters. Ergebnisse zeigten, dass nur ein Teil des Mechanismus an der Antwort beteiligt sein kann und dass genetische Redundanz den Phänotyp in Genfamilien mit einer hohen Anzahl von Mitgliedern maskieren könnte. Es wurden neue Ziele identifiziert, um ein besseres Verständnis dieses Prozesses zu gewinnen. Daher wurde RNA-Sequenzierung (RNA-Seq) an RNA durchgeführt, die von Wurzelspitzen von hydrotrop stimulierten Wildtyp-Sämlingen extrahiert wurde und mit dem gleichen Material aus der hydrotropen Reaktion snrk2.2snrk2.3 verglichen. Anschließend wurde dies mit dem gespaltenen Agar-System verglichen, um zu bestimmen, ob sie hydrotrope Mängel aufweisen. Neben der Untersuchung der molekularen Mechanismen, verwendeten die Forscher auch Röntgencomputertomographie, um zu visualisieren, wie Wurzeln in die Richtung von Bodenbereichen mit höherem Wassergehalt wachsen. Diese Informationen und die RNA-Seq-Daten zusammengenommen ermöglichten es den Wissenschaftlern, den Zusammenhang zwischen den verschiedenen Wegen, die an der hydrotropen Reaktion beteiligt sind, zu verstehen, wodurch sie ihr Wissen zu der Frage, wie sich Pflanzen an Trockenheit anpassen, erweiterten. Die Ergebnisse von HYDROTROPISM werden einen direkten Einfluss auf die landwirtschaftliche Produktivität in den Bereichen haben, in denen Wasser ein limitierender Faktor ist und zur Entwicklung von Werkzeugen beitragen, um Ernteverluste durch Trockenheit zu reduzieren.
Schlüsselbegriffe
Wasserknappheit, Dürre, Wurzelwachstum, Abscisinsäure, Split-Agar, hydrotrop
