Auswirkungen von P- and K-Mangel auf apoplastische Barrieren von im Boden gewachsenen Maiswurzeln

In ihrem Dissertationsprojekt untersucht Tingting Liu die molekulargenetischen Mechanismen und die physiologischen Reaktionen der apoplastischen Barrieren (einschließlich Casparischer Streifen und Suberin-Lamellen) auf P- und K-Mangel in Maiswurzeln.

Die Wurzeln spielen eine wichtige Rolle bei der Nährstoff- und Wasseraufnahme aus dem umgebenden Boden. Die Nährstoffe werden über drei radiale Pfade in den zentralen Wurzelzylinder transportiert: den apoplastischen, den symplastischen und den gekoppelten transzellulären Pfad. Sowohl die Casparischen Streifen als auch die Suberin-Lamellen fungieren als apoplastische Wurzelbarrieren in der Endo- und Exodermis von Pflanzenwurzeln. Die zunehmende Suberisierung von Wurzeln als Reaktion auf abiotische Stressfaktoren fungiert (i) als Barriere zur Verhinderung eines unkontrollierten passiven Wasserverlusts bei Wasserdefizit, (ii) als Barriere gegen toxische Ionen bei Salzgehalt oder (iii) als Barriere gegen radialen Sauerstoffverlust in Wurzeln unter Sauerstoffmangelbedingungen. Dies wurde in der Vergangenheit vielfach nachgewiesen. Die Auswirkungen der Mineralstoffversorgung auf die Entwicklung der Wurzelbarriere und ihre physiologischen Auswirkungen sind jedoch noch nicht vollständig geklärt. 

Die beschriebenen Zellwandmodifikationen in Wurzeln finden während der Zelldifferenzierung statt, die verschiedene Entwicklungsstadien von der Bildung der Casparischen Streifen über die Bildung von Suberinlamellen bis hin zur sekundären Zellwandablagerung umfassen, die den verschiedenen Wurzelzonen entsprechen. Tingting Liu befasst sich mit der Entwicklung von apoplastischen Barrieren unter P- und K-Mangel und deren Auswirkungen auf den Nährstoff- und Wassertransport.

In einem ihrer Vorversuche wurde die Entwicklung apoplastischer Barrieren durch mikroskopische Färbungen beobachtet. Der Nährstoffgehalt von Mais und Boden vor der Aussaat und nach der Ernte wurde gemessen und verglichen. Bei künftigen Versuchen wird sie die Auswirkungen von K-Mangel auf apoplastische Barrieren weiter untersuchen. Mit Hilfe der Gaschromatographie soll die Zusammensetzung der apoplastischen Barrieren weiter analysiert werden. Schließlich sollen auch Transkriptomanalysen durchgeführt werden, um besseres Verständnis der genetischen Steurerungsmechanismen zu erreichen.