Das Wurzelsystem ist für Pflanzen von grundlegender Bedeutung, um Nährstoffe und Wasser effizient zu erhalten. Im Gegensatz zum primären Wurzelsystem von Pflanzen bestehen Wurzeln von einkeimblättrigen Getreiden fast vollständig aus einem komplexen Fasersystem und einer Masse von Adventivwurzeln (ARs). Die AR-Bildung ist der postembryonale Prozess der Wurzelinitiation von der Stammbasis aus, der streng reguliert wird, um den Verlust wertvoller Pflanzenressourcen für eine nicht wesentliche Wurzelbildung zu verhindern. Ein Mangel an stabilen und glaubwürdigen morphologischen Daten macht es schwierig, die physiologischen und molekularen Mechanismen des AR-Wachstums zu untersuchen. Ein umfassendes Verständnis der AR-Entwicklung sollte jedoch wichtige Auswirkungen auf die Manipulation der Wurzelarchitektur haben, die sowohl zur Verbesserung des Ernteertrags als auch zur Optimierung der landwirtschaftlichen Landnutzung beiträgt.
Mehrere Pflanzenhormone steuern die AR-Bildung, bei der Auxin eine zentrale Rolle spielt. Indol-3-Essigsäure (IAA) ist die vorherrschende Form von aktivem Auxin in Pflanzen und induziert sowohl die Bildung von AR als auch von Seitenwurzeln (LR). Strigolactone (SLs) und ihre Derivate sind Pflanzenhormone, von denen kürzlich festgestellt wurde, dass sie die Wurzelentwicklung regulieren. Diese Studie untersucht, ob SLs eine Rolle bei der Vermittlung der Produktion von Adventivwurzeln (ARs) in Reis spielen (oryza sativa) und untersucht auch mögliche Wechselwirkungen zwischen SLs und Auxin.
Sun, Huwei, Jinyuan Tao, Mengmeng Hou, Shuangjie Huang, Si Chen, Zhihao Liang, Tianning Xie et al. (2015) Für die Adventivwurzelbildung in Reis ist ein Strigolactonsignal erforderlich. Annals of Botany doi: 10.1093/aob/mcv052
Strigolactone (SLs) und ihre Derivate sind Pflanzenhormone, von denen kürzlich festgestellt wurde, dass sie die Wurzelentwicklung regulieren. Diese Studie untersucht, ob SLs eine Rolle bei der Vermittlung der Produktion von Adventivwurzeln (ARs) in Reis spielen (oryza sativa) und untersucht auch mögliche Wechselwirkungen zwischen SLs und Auxin. Wildtyp (WT), SL-defiziente (d10) und SL-unempfindliche (d3) Reismutanten wurden verwendet, um die AR-Entwicklung in einem Auxin-Verteilungsexperiment zu untersuchen, das die DR5::GUS-Aktivität, [3H] Indol-3-Essigsäure berücksichtigte Säure (IAA)-Transport und die damit verbundene Expression von Auxin-Transporter-Genen. Die Wirkungen der exogenen Anwendung von GR24 (einem synthetischen SL-Analogon), NAA (α-Naphthylessigsäure, exogenes Auxin) und NPA (N-1-Naphthylphalaminsäure, ein polarer Auxin-Transportinhibitor) auf die Reis-AR-Entwicklung bei Sämlingen wurden untersucht. Die Reis-d-Mutanten mit beeinträchtigter SL-Biosynthese und -Signalgebung zeigten im Vergleich zum WT eine verringerte AR-Produktion. Die Anwendung von GR24 erhöhte die Anzahl der ARs und die durchschnittliche AR-Zahl pro Pflüger in d10, aber nicht in d3. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Reis-AR-Produktion durch SLs positiv reguliert wird. Höhere endogene IAA-Konzentration, stärkere Expression von DR5::GUS und höhere [3H]-IAA-Aktivität wurden in den d-Mutanten gefunden. Die exogene GR24-Anwendung verringerte die Expression von DR5::GUS, was wahrscheinlich darauf hindeutet, dass SLs die AR-Bildung modulieren, indem sie den polaren Auxintransport hemmen. Der WT und die d10- und d3-Mutanten hatten eine ähnliche Expression von DR5::GUS, unabhängig von der exogenen Anwendung von NAA oder NPA; die AR-Zahl war jedoch im WT größer als in den d-Mutanten. Die Ergebnisse legen nahe, dass die AR-Bildung durch SLs über den D3-Reaktionsweg positiv reguliert wird. Der positive Effekt der NAA-Anwendung und der gegenteilige Effekt der NPA-Anwendung auf die AR-Zahl von WT-Pflanzen legt auch die Bedeutung von Auxin für die AR-Bildung nahe, aber die Wechselwirkung zwischen Auxin und SLs ist komplex.
