Apoplastischer Wasser- und Ionentransport in Wurzeln

• Antragsteller: Professor Dr. Ernst Steudle (†)
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5234368

Um den Beitrag der apoplastischen Komponenten des radialen Wasser- und Ionentransportes zum gesamten Transport durch den Wurzelzylinder zu quantifizieren, werden diese vor allem in den Primärwurzeln junger Maispflanzen untersucht. Mit der Zell- und Wurzeldruckmeßsonde und mit Hilfe von Perfusions- und Exsudationsexperimenten werden die hydraulische Leitfähigkeit auf der Zell- und Wurzelebene sowie die Salzpermeabilität und Reflexionskoeffizienten der Wurzeln bestimmt. Durch die Variation der Anzuchtbedingungen (Hydro- und Nebelkultur, Salz-, Nähr- stoff- und Schwermetallstreß) wird die Ausbildung der apo- plastischen Transportbarrieren verstärkt und der daraus resultierende Einfluß auf die Permeationseigenschaften der Wurzeln untersucht (Wasser und gelöste Stoffe). Die Messungen werden mit Ergebnissen der chemischen Analyse von Transportbarrieren korreliert (AG Schreiber). Der Einfluß der Wurzelentwicklung auf die Permeationseigenschaften der Wurzeln wird mit Hilfe von Mehrkammersystemen untersucht. Auf der Zellebene sollen neben den Rindenzellen erstmals auch Zellen der Stele vermessen werden, so daß dann der Einfluß des zellulären Transportweges im gesamten Wurzelzylinder vorliegt. Der Einfluß des zellulären Transportweges auf die gesamte Wasseraufnahme soll auch durch Blockierung von Wasserkanälen (HgCl2) abgeschätzt werden (Zusammenarbeit mit Prof. CA Peterson, University of Waterloo, Canada, und Prof. DT Clarkson, Long Ashton, UL). Der Einfluß des Streßhormons ABA auf den zellulären Transportweg wird weiter untersucht. Die Transporteigenschaften der Wurzeln werden künstlich modifiziert, indem Teile der Rinde entfernt werden oder die Endodermis punktiert wird. Die Transportmessungen werden durch detaillierte Untersuchungen zur Wurzelanatomie begleitet. Die Transportdaten und die Ergebnisse der anatomischen Untersuchungen werden verwandt, um bestehende physikalische Modelle für den Transport von Wasser und Nährionen in der Wurzel zu überprüfen und gegebenenfalls zu erweitern ("Composite-Transport-Modell" der Wurzel; Prof. T. Hirasawa, Tokyo). Für das Wasser weisen die Modelle dem apoplastischen Transportweg eine wichtige Rolle zu. In Zusammenarbeit mit anderen Arbeitsgruppen wird die Frage der Permeabilität von Exo- und Endodermis für Kationen mit Hilfe von EDXA, SIMS und der LAMMA-Sonde untersucht, sobald diese Techniken für den routinemäßigen Einsatz verfügbar sind (AGs Schröder und Lehmann/Stelzer).

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen