Wie koordinieren Pflanzen das Wurzelwachstum?
Das ROOTFLOW-Projekt (Dynamic cell coordination in the plant root) konzentrierte sich auf die stabile Unterteilung der Wachstumsregionen von Pflanzenwurzeln in Zonen, das Meristem, wo sich Zellen teilen und in die Längenwachstumszone, in der sich Zellen schnell verlängern. Diese Zonierung bleibt stabil, auch wenn die Zellen ihre Eigenschaft als Mitglied des Meristems zu Mitglied der Längenwachstumszone ändern. Das Ziel von ROOTFLOW war es, die Mechanismen für die Organisation dieser geordneten Veränderung zu entdecken. Die hochauflösende Abbildung der Modellpflanze Arabidopsis thaliana ergab, dass die Position, an der Zellen beginnen sich schnell zu verlängern, von der Wurzelspitze aus hin und her oszillierte. Die beteiligte Zeitdauer betrug etwa 90 Minuten und die Entfernung etwa 50 μm. Diese Schwingung lässt auf die Existenz einer negativen Rückkopplungsschleife schließen, die verwendet wird, um den Übergang von Zellen aus dem Meristem in die Zone des schnellen Längenwachstums zu steuern. Da die Wurzel die Position der Grenze zwischen Meristem und Längenwachstumszone in Reaktion auf biotische und abiotische Stimuli verlagert, wird dieser Befund Wissenschaftler zugutekommen, die das Wurzelverhalten optimieren wollen. Die experimentelle Technik für das Studium des raschen Längenwachstums bei Pflanzen bestand darin die Wachstumszone eines Sämlingsschafts in 3 mm Abschnitte zu schneiden und sie in eine Behandlungslösung zu geben. Die Schafte wurden dann unter Infrarot-Licht zu vorbestimmten Zeiten abgebildet und anhand der Bilder wurden Wachstumsveränderungen bestimmt. Die Forscher untersuchten auch Methoden, um die Zellwandstruktur von sich schnell streckenden Wurzelzellen abzubilden. Diese offenbarten makromolekularen Bestandteile wie Cellulose, Pektin und Hemi-Cellulose. Da diese Strukturen komplex sind und es schwierig ist, diese quantitativ zu untersuchen, entwickelte das Team ein analytisches Werkzeug, um die verschiedenen Eigenschaften der Texturen der Bilder zu quantifizieren. Das Werkzeug war in der Lage, Strukturen aller Art und Skalen zu analysieren, die von Geweben bis zur extrazellulärer Matrix tierischer Zellen reichen. Die Arbeit von ROOTFLOW wird dazu beitragen, ein besseres Verständnis der Wurzelantworten auf Stress zu liefern und den Agronomen ermöglichen, Pflanzensorten zu verbessern, die Umweltbelastungen besser tolerieren können.
Schlüsselbegriffe
Pflanzenwurzeln, Umweltbelastung, Meristem, Dehnungszone, Arabidopsis thaliana
