Pflanzenwurzeln in Feuchtgebieten sind üblicherweise mit Eisenoxiden, Wurzeleisenplaques genannt, überzogen. Die Bildung von Wurzeleisenplaques ist eine Überlebensstrategie für Feuchtgebietspflanzen in anoxischen und überschwemmten Umgebungen. Wurzeleisenplaques stellen eine Barriere für toxische Metalle dar und reduzieren nachweislich die Aufnahme von Al, As, Sb, Pb und Zn in Reispflanzen.
Ein kürzlich erschienener Artikel in Annals of Botany weist darauf hin, dass das Redoxpotential ein wichtiger Faktor ist, der die Bildung von Wurzeleisenplaques beeinflusst und die Metalltranslokation in Pflanzen reguliert. Frühere Studien zur Metallbindung durch Wurzeleisenplaque, die ohne Berücksichtigung anoxischer Bedingungen der Matrix induziert wurde, könnten die Funktionen der Wurzeleisenplaque auf die Metallbindung im Feld unterschätzen. Studien, die keine anaeroben Bedingungen während der Eisenplaquebildung berücksichtigen, können die Metallbindung in Feuchtgebietspflanzen unterschätzen. Inwieweit die künstlich induzierten Wurzeleisenplaques die „wirkliche Geschichte“ der Metallretention im Feld erklären können, bedarf weiterer Studien.
Wurzeleisenplaquebildung und -eigenschaften unter N2-Spülung und ihre Auswirkungen auf die Translokation von Zn und Cd in Rohreiskeimlingen (Oryza sativa). (2013) Annals of Bot any111 (6): 1189-1195. doi: 10.1093/aob/mct072
Anoxische Bedingungen werden bei der Wurzeleisenplaque-Induktion von Feuchtgebietspflanzen in Hydroponikexperimenten selten berücksichtigt, aber solche Bedingungen sind für die Wurzeleisenplaquebildung im Feld wesentlich. Obwohl die Verfügbarkeit von Eisenionen und die radiale Sauerstoffverlustkapazität der Wurzel im Allgemeinen berücksichtigt werden, kann die Vernachlässigung anoxischer Bedingungen bei der Bildung von Eisenplaques in der Wurzel zu einer Unter- oder Überschätzung ihrer funktionellen Auswirkungen führen, wie z. B. der Blockierung der Aufnahme toxischer Metalle. Diese Studie stellte die Hypothese auf, dass anoxische Bedingungen die Eigenschaften der Wurzeleisenplaquebildung und die Translokation von Zn und Cd durch Reiskeimlinge beeinflussen würden. Eine hydroponische Kultur wurde verwendet, um Reiskeimlinge zu züchten, und ein unterbrechungsfreier Ansatz zum Blockieren des Luftaustauschs zwischen der Atmosphäre und der Induktionslösungsmatrix wurde für die Bildung von Wurzeleisenplaque angewendet, nämlich Spülen des Kopfraums der Induktionslösung mit N2 während der Wurzeleisenplaqueinduktion . Zn und Cd wurden in die Lösung nach der Wurzeleisenplaquebildung gespiked, und die Translokation beider Metalle wurde bestimmt. Die Blockierung des Luftaustauschs zwischen der Atmosphäre und der Nährlösung durch N2-Spülung erhöhte den Fe-Gehalt der Wurzelplaques um 11 bis 77 % (durchschnittlich 31 %). Die N2-Spülbehandlung erzeugte Wurzeleisenplaques mit einer glatteren Oberfläche als die Nicht-N2-Spülbehandlung, wie durch Rasterelektronenmikroskopie beobachtet wurde, aber Fe-Oxyhydroxide, die die Wurzeln der Reiskeimlinge überzogen, waren amorph. Die Wurzeleisenplaques sequestrierten Zn und Cd und die N2-Spülung verstärkte diesen Effekt um ca. 17 % für Zn und 71 % für Cd, berechnet aus Einzel- und kombinierten Zugaben von Zn und Cd. Das Blockieren des Eindringens von Sauerstoff in die Nährlösung durch N2-Spülung verstärkte die Bildung von Wurzel-Eisenplaques und erhöhte die Cd- und Zn-Sequestrierung in den Eisenplaques von Reiskeimlingen. Diese Studie legt nahe, dass hydroponische Studien, die das Redoxpotential in den Induktionsmatrizen nicht berücksichtigen, zu einer Unterschätzung der Metallbindung durch Wurzeleisenplaques von Feuchtgebietspflanzen führen könnten.
