Bildung, chemische Zusammensetzung und Funktion von Suberin in Pappelwurzeln (Populus trichocarpa)
Pflanzenphysiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Es wurde erfolgreich ein experimenteller Versuchsaufbau etabliert, der die Propagierung der Pflanzen in steriler Gewebekultur, die Transplantation der Pflanzen auf Erde zur Akklimatisierung und die hydroponische Kultivierung durch die Bewurzelung von Stecklingen ermöglicht. Der große Vorteil dieser Methode ist die genaue Definition von Wurzelaltern und Entwicklungsstadien, Wachstum von Wurzeln im Dunkeln, und leichtem Zugang zu den Wurzelsystemen, was eine hohe Reproduzierbarkeit der experimentellen Ergebnisse gewährleistet. Protokolle für Histochemie, chemische Analyse des Suberins und der Untersuchung von Wurzeltransport konnten erfolgreich auf hydroponisch gewachsene Primärwurzeln der Pappel übertragen werden. Es wurden nur minimale, wenn nicht gänzlich fehlende, endodermale Suberinisierungsreaktionen der dikotylen Pappelwurzeln als Reaktion auf abiotischen Stress (Trockenheit und Salz) beobachtet. Dies unterscheidet sich deutlich von der trockentoleranten monokotylen Gerste, die eine starke Suberinisierungsreaktion aufweist. Wenn überhaupt eine Stressreaktion in Form von endodermaler Suberinisierung zu beobachten war, dann passierte diese nur in den sich noch entwickelnden jüngeren Wurzelspitzen. Dieses Phänomen ist bisher nirgends beschrieben worden und unterscheidet sich deutlich von gut untersuchten monokotylen Spezies. Diese atypische und überraschend geringe Suberinisierung von Pappelwurzeln in Reaktion auf Trocken‐ und Salzstress, sowie die signifikant unterschiedliche Reaktion im Vergleich zu der trocken‐ und salztoleranten Gerste, führt zu der Schlussfolgerung, dass eine Beschleunigung der Suberinisierung von Pappelwurzeln in Reaktion auf Stress durch Züchtung oder genetischer Modifikation zu stresstoleranteren Pappel‐Kultivaren führen könnte. Die fast fehlende endodermale Suberinisierung in Reaktion auf abiotischen Trocken‐ und Salzstress war überraschend in diesem Projekt. Dies widerspricht den vielen Beobachtungen an anderen Arten, z. Bsp. der Gerste, die eine signifikant erhöhte Suberinisierung in Reaktion auf abiotischen Stress zeigt. Diese geringe Stressreaktivität könnte zum Teil die allgemein bekannte hohe trocken‐ und salzsensibilität der Pappeln erklären. Ein zweites neues Phänomen war die vollständige und exklusive Suberinisierung der Wurzelspitzen in Reaktion auf abiotischen Stress. Normalerweise wird die Wurzelsuberinisierung als kontinuierlicher Prozess über die Wurzellänge mit einer steigenden Suberinisierung von der Spitze zur Basis beschrieben. Diese deutet ebenfalls auf eine zentrale Rolle von Suberin in Anpassung an abiotischen Stress.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Hydroponic cultivation conditions allowing the reproducible investigation of poplar root suberization and water transport. Plant Methods, 17(1).
Grünhofer, Paul; Guo, Yayu; Li, Ruili; Lin, Jinxing & Schreiber, Lukas
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Leaf morphology, wax composition, and residual (cuticular) transpiration of four poplar clones. Trees, 36(2), 645-658.
Grünhofer, Paul; Herzig, Lena & Schreiber, Lukas
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Suberin in Monocotyledonous Crop Plants: Structure and Function in Response to Abiotic Stresses. Signaling and Communication in Plants, 333-378. Springer International Publishing.
Grünhofer, Paul; Schreiber, Lukas & Kreszies, Tino
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Transcriptomic and epigenomic remodeling occurs during vascular cambium periodicity in Populus tomentosa. Horticulture Research, 8(1).
Chen, Bo; Xu, Huimin; Guo, Yayu; Grünhofer, Paul; Schreiber, Lukas; Lin, Jinxing & Li, Ruili
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Genome-wide analysis of long non-coding RNAs in shoot apical meristem and vascular cambium in Populus tomentosa. Journal of Plant Physiology, 275, 153759.
Guo, Yayu; Xu, Huimin; Chen, Bo; Grünhofer, Paul; Schreiber, Lukas; Lin, Jinxing & Zhao, Yuanyuan
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Increased cuticular wax deposition does not change residual foliar transpiration. Plant, Cell & Environment, 45(4), 1157-1171.
Grünhofer, Paul; Herzig, Lena; Sent, Sophie; Zeisler‐Diehl, Viktoria V. & Schreiber, Lukas
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Populus × canescens root suberization in reaction to osmotic and salt stress is limited to the developing younger root tip region. Physiologia Plantarum, 174(5).
Grünhofer, Paul; Stöcker, Tyll; Guo, Yayu; Li, Ruili; Lin, Jinxing; Ranathunge, Kosala; Schoof, Heiko & Schreiber, Lukas
