Zytokinine und ihr Einfluss auf die Wurzelarchitektur

Pflanzen nehmen Wasser und Nährstoffe für uns zumeist im verborgen mit ihren Wurzeln auf. Dabei gibt es Pflanzenarten, die diese Wurzeln sehr tief in die Erde treiben um an tiefe Wasserreserven zu kommen. Andere Pflanzen hingegen bevorzugen ein eher radiales Wurzelnetzwerk welches nur wenige Zentimeter Tiefe erlangt. Mit ihren Wurzelsystemen haben sich Pflanzen also auf sehr diverse Umgebungen spezialisiert. Dies ist ein wichtiger Grund warum nicht jede Pflanzenart in jeder beliebigen Umgebung gedeiht und warum zum Beispiel trockenstress unterschiedlich toleriert wird. Die Ausprägung des Wurzelsystems rückt immer stärker in den Fokus der Wissenschaft, da ein angepasstes Wurzelsystem die Produktivität vieler Nutzpflanzen nachweisbar steigern könnte. Unsere Arbeiten beschäftigen sich mit der Fragestellung wie Pflanzen ihre Wurzeln entweder in die Tiefe oder radial ausbilden. Sehr bald nach der Keimung richtet sich Pflanzenwachstums nach der Schwerkraft, wobei die Hauptwurzel zumeist positive gravitropisch nach unten wächst. Laterale Wurzeln scheinen positiv gravitropisches Wachstum zu unterdrücken und zeigen eine komplexere gravitropische Antwort,welchedie radiale AusdehnungdesWurzelsystems (Plagiotropismus) überhaupt ermöglicht. Trotz seiner herausragenden Bedeutung für die Wurzel-Architektur, ist es weitgehend unbekannt, wie die radiale Wurzelausbildung reguliert wird. Wir haben natürlich vorkommende Arabidopsis Ökotypen (Arabidopsis Pflanzen aus unterschiedlichen geographischenUrsprung)untersucht, um dieBedeutung des Lateralwurzelgravitropismus für Lebensraumanpassung zu studieren. Neben der Studie der natürlichen Variation von Wurzelsystemen, ermöglichen diese Linien eine genomweite Assoziationsstudie (GWAS). Diese Analysen haben neue molekulare Komponenten identifiziert welche für das Wurzelsystem eine zentrale Rolle spielen. Mittels der FWF Unterstützung wird ein Genkandidat mit entwicklungsgenetischen, physiologischen und zellbiologischen Verfahren untersucht. Diese Arbeiten werden einen Einblick liefern wie verschiedene Pflanzenhormone zusammen die Wurzelarchitektur ausprägen und damit Pflanzen an ihre Umgebung anpassen.

Wir konnten zeigen, dass Arabidopsis Pflanzen von verschiedener geografischer Herkunft Unterschiede in der Architektur des Wurzelsystems aufweisen. Wir haben die gravitropische Antworten von entstehenden Seitenwurzeln in natürlich vorkommenden Arabidopsis-Akzessionslinien bestimmt und genomweite Assoziationstechniken (GWA) eingesetzt, um neue molekulare Komponenten aufzudecken, die an der Bestimmung des GSA beteiligt sind. Mit Hilfe dieses Projekts haben wir ein solches internes Signal, das die Plastizität des Wurzelsystems reguliert, mit Hilfe von entwicklungsgenetischen, physiologischen und zellbiologischen Verfahren eingehend charakterisiert.