Integritätskontrolle pflanzlicher Wurzelbarrieren: Einblicke in die Lignindeposition im Kork

• Antragstellerin: Professorin Laura Ragni, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 576709440

Schutzbarrieren isolieren die Pflanze von ihrer Umgebung, regulieren den Wasserverlust, den Gasaustausch, die Nährstoffaufnahme und verhindern das Eindringen von Pathogenen. Die Endodermis mit ihren Caspary-Streifen ist die Hauptbarriere in allen Gefäßpflanzen, während das Periderm – als eine Art Rüstung – Pflanzenteile mit radialem Wachstum wie Stämme, Zweige und Wurzeln bedeckt. Es handelt sich um eine dynamische, mehrschichtige Barriere, die eine Stammzellnische umfasst, welche sich teilt und Korkschichten in Richtung Umwelt differenziert. Der Einbau hochspezialisierter Biopolymere wie Suberin und Lignin in das Phellem verleiht dem Periderm schützende Eigenschaften. Pflanzen, denen diese Polymere fehlen, sind anfälliger gegenüber Trockenheit, Hitze- und Salzstress, während ein stärkerer Suberineinbau und eine erhöhte Anzahl von Peridermschichten mit einer besseren Pflanzenleistung korrelieren. Die Etablierung einer Wurzelbarriere ist ein so kritisches Ereignis, dass Pflanzen ein Überwachungssystem entwickelt haben, das die Barriereintegrität überwacht und im Falle eines Versagens kompensatorische Mechanismen (wie ektopischen Einbau von Suberin und Lignin) aktiviert, um die Wurzel zu versiegeln. Trotz dieser Bedeutung hat die Forschung zur Periderminitiierung und Korkdifferenzierung erst vor Kurzem begonnen, und sowohl die Dynamik des Lignineinbaus als auch das Netzwerk, das dem Überwachungssystem des Phellems zugrunde liegt, sind weitgehend unbekannt. Ziel dieses Projekts ist es, die initialen Stadien der Korkdifferenzierung zu verstehen und die Signalzentren aufzuklären, die die Integrität der Barriere überwachen – mithilfe eines Kork-Transdifferenzierungssystems in Kombination mit transkriptomischen und genetischen Ansätzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen