Signalgras ist eine weit verbreitete Weidebedeckung in Australien, Südostasien und den Tropen der Neuen Welt. Die Pflanze ist gut geeignet für die saure Böden der Tropen und Subtropen, die oft einen erhöhten Aluminiumgehalt aufweisen, was sie für die Wurzeln vieler Pflanzen giftig macht. Signalgras hat eine hohe Aluminiumresistenz, obwohl der Mechanismus dieser Resistenz nicht gut verstanden wird. Außerdem tritt die volle Resistenz erst nach einer Verzögerung von 24-48 Stunden ein, der eine Phase vorausgeht, in der die Wurzeln empfindlich auf das Metall reagieren.
In einer kürzlich veröffentlichten Studie in Annals of Botany, Zhigen Li und Kollegen untersuchten den Mechanismus der Aluminiumresistenz in Signalgras sowie die Ursache für die Verzögerung seines Einsetzens. Die Autoren behandelten Keimlingswurzeln mit Al-Lösung mit oder ohne Zugabe eines metabolischen Inhibitors, der den Fluss durch die Plasmamembran hemmt und anzeigt, ob das Metall aktiv transportiert wird. Anschließend bewerteten sie Funktion, Morphologie und Al-Gehalte in den Wurzeln.
Die Forscher fanden heraus, dass die Al-Konzentration in den intrazellulären Räumen des Wurzelgewebes in den ersten 24 Stunden zunahm, dann zu fallen begann und nur noch die Hälfte des Wertes nach 48 Stunden erreichte. Die Anfangsdehnungsrate der Wurzel, die anfänglich durch das Al gehemmt wurde, verbesserte sich zu diesem Zeitpunkt ebenfalls. „Wir haben auch beobachtet, dass die Al-Toxizität in Signalgras mit der Entwicklung von Rissen auf der Wurzeloberfläche verbunden war, die auf den Zerfall von Wurzelgewebe zurückzuführen sind“, schreiben die Autoren. „Dieses morphologische Symptom trat ab 24 h auf und entwickelte sich nach 48 h nicht weiter, da nach 96 h keine offensichtlichen neuen Wurzelbrüche beobachtet wurden.“
Bei der Behandlung mit dem Stoffwechselinhibitor stieg die Al-Konzentration jedoch um das 14-fache und es gab keinen Abfall nach 48 Stunden. „Diese Ergebnisse weisen darauf hin, dass die verzögerte Resistenz von Signalgras gegenüber Al nicht auf Änderungen der Zellwandeigenschaften oder der Bindung von Al an die Zellwand zurückzuführen ist, sondern eher mit einer verzögerten Ausschlussfähigkeit von Signalgras einhergeht Al aus dem intrazellulären Kompartiment“, schreiben die Autoren. Der genaue Mechanismus des Ausschlusses ist noch unbekannt, aber diese Arbeit liefert neue Informationen darüber, welche Möglichkeiten in Betracht gezogen werden sollten.
