Ohne die richtigen Mineralien wird der Wasserfluss durch Pflanzen gestört. Den Blättern Wasser für die Photosynthese zuzuführen, ist eine Aufgabe, die in den Wurzeln und der Aufnahme von Wasser und Mineralien beginnt. In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Annals of Botany, untersuchten Thomas Armand und Kollegen wie die Mineralienbegrenzung den Wassertransport einer Pflanze beeinflusst.

Das Team baute Gerstenpflanzen an (Hordeum vulgare) mit Hydroponik, also wurden die Wurzeln in Wasser suspendiert. In diesem Wasser konnten sie dann die Nährstoffkonzentration kontrollieren und sehen, wie sich das auf den Wasserfluss auswirkte. Sie interessierten sich besonders dafür, wie die Zufuhr von Stickstoff und Phosphat die Genexpression von Aquaporin (AQP) verändern könnte, wobei es sich bei Aquaporinen um Proteine ​​handelt, die Wasser zwischen Zellen transportieren.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass Pflanzen in einer nährstoffbegrenzten Lösung ein erhöhtes Wurzel-Spross-Verhältnis aufwiesen. Allerdings fanden sie auch eine wurzelzonenspezifische Abnahme der Aktivität von Aquaporinen, nicht aber der Genexpression. „[Eine] Erklärung für das Fehlen einer Veränderung der AQP-Genexpression in Wurzeln mit verringertem Lp ist, dass die AQP-Aktivität auf Proteinebene reguliert wurde, beispielsweise durch Phosphorylierung und Handel …, oder eine Folge von stressinduzierten Veränderungen gewesen sein könnte Lipidzusammensetzung der Plasmamembran…“, schreiben die Autoren.

Armand und Kollegen fanden heraus, dass die durch die Nährstofflimitierung verursachten Veränderungen reversibel waren. „Die Fähigkeit von Low-N- und auch Low-P-Pflanzen, etwas Wurzel-Lp schnell wiederzugewinnen, wenn nährstoffreiches Medium hinzugefügt wurde, weist auf einen Mechanismus hin, der reversibel ist oder im Minuten- bis Stundenbereich induziert werden kann“, schreiben die Autoren .

„Die Modellierung von Experimenten zur hydraulischen Leitfähigkeit der Wurzel und zur Hg-Hemmung zusammen mit der Färbung von Wurzelquerschnitten legt ferner nahe, dass ein Teil der Verringerung des Wurzel-Lp auf die verstärkte Bildung von apoplastischen Barrieren, insbesondere Suberin-Lamellen, zurückzuführen ist.“