Evolution und funktionelle Merkmale von axialem und radialem Parenchym in der Architektur des Wasserleitgewebes der Pflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Steven Jansen
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 233616010

Radiales und axiales Parenchym (RAP) ist ein integraler Bestandteil des sekundären Xylems (Holz). Es zeigt eine beträchtliche anatomische Variabilität innerhalb der Samenpflanzen. Die meisten Forschungsaktivitäten erfolgten bisher bezüglich der funktionellen Anatomie und der Ökologie der wasserleitenden Zellen wegen ihrer direkten Bedeutung für den Wassertransport, während die lebenden Zellen (RAP) viel weniger Beachtung fanden. Das Parenchym, welches strukturell und funktionell mit den Leitelementen vernetzt ist, hat einige bedeutende Funktionen im Holz. Die hier vorgeschlagenen Untersuchungen sollen sich mit grundlegenden Fragen zur Phylogenie, Anatomie und Funktion des radialen und axialen Parenchyms im Holz befassen. Die drei Fragestellungen sind:(1) die Merkmalsphylogenie des RAP innerhalb der holzigen Angiospermen und Gymnospermen, (2) die Charakterisierung der räumlichen Verteilungsmuster des RAP in Verbindung mit den Verteilungsmustern der Leitelemente und (3) die Untersuchung der Rolle des RAP bei der Embolie-Reparatur unter besonderer Berücksichtigung des hydraulischen Widerstands und der Rolle der nicht-strukturgebenden Kohlenhydrate. Eine umfassende Analyse einer bereits vorhandenen Datenbank von Xylemdaten soll Aufschluss über die Variabilität des RAP bei ca. 400 Arten unterschiedlicher systematischer Zugehörigkeit und geographischer Herkunft geben. Nach dieser vergleichenden Analyse erfolgt eine detaillierte Untersuchung des Holzes bei ca. 20 Arten zur quantitativen Bestimmung der Kontaktfläche zwischen dem RAP und Zellen des Leitgewebes und eine ultrastrukturelle Charakterisierung der Tüpfelverbindungen mit unterschiedlichen Techniken einschließlich Lichtmikroskopie, Elektronenmikroskopie (REM und TEM) und Röntgen-Computertomographie. Die Rolle des RAP bei der Reparatur von Embolien soll ebenfalls an ca. 20 Arten untersucht werden. Diese Arbeiten erfolgen in Verbindung mit anderen, laufenden Forschungsarbeiten.Das geplante Projekt wird unsere Kenntnis auf einem bislang vernachlässigten Gebiet der funktionellen Holanatomie erweitern. Ein besseres Verständnis der Biologie des RAP und besonders die Antwort auf die Frage, wie die Pflanze ihren Wasserbedarf bei trockenheitsinduzierten Embolien in den leitenden Zellen decken, sind wegen der zahlreichen gesellschaftlichen, ökonomischen und ökologischen Bedeutungen der Holzpflanzen von grundlegender Wichtigkeit. Die Ergebnisse dieses Projektes sind nicht zuletzt in Hinblick auf die derzeitige Sorge über einen Klimawandel und die damit zusammenhängenden möglichen Änderungen der Verbreitungsmuster der Pflanzenarten von Bedeutung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen