Wurzelkortikale Seneszenz ist eine Art programmierter Zelltod in kortikal Zellen mehrerer Poaceae-Arten. Es könnte eine Rolle dabei spielen, einigen Pflanzen zu helfen, mit Stress durch Bodenbedingungen fertig zu werden, aber es ist nicht sehr gut untersucht.

Wurzeln in verschiedenen Zuständen von RCS
Wurzeln mit und ohne RCS. Bild Schneider et al. 2018

Hannah Schneider und Kollegen testeten drei Ideen, dass root cortical senescence (RCS) in Gerste (Hordeum vulgare L.) ist:

  1. beschleunigt durch exogene Ethylenexposition
  2. begleitet von einer differentiellen Expression von Ethylensynthese- und Signalgenen
  3. im Zusammenhang mit der differentiellen Expression von Genen des programmierten Zelltods (PCD).

Um diese Hypothesen zu testen, untersuchten die Autoren die Genexpression von Wurzelabschnitten vierer Gerstengenotypen mit und ohne Wurzelkanalhemmung (RCS) mittels quantitativer Echtzeit-PCR (qRT-PCR). Sie manipulierten den Verlauf der RCS durch die Applikation von Ethylen und Ethyleninhibitoren in die Wurzelzone.

Die Ergebnisse zeigen, dass Ethylen RCS moduliert. Vier Gene, die mit der Ethylensynthese und -signalisierung in Verbindung stehen, wurden während der RCS in optimalen Nährstoffregimen mit niedrigem Stickstoff- und niedrigem Phosphorgehalt hochreguliert. RCS wurde durch Behandlung mit Ethylen in der Wurzelzone beschleunigt, und dieser Effekt wurde durch einen Hemmer der Ethylenwirkung umgekehrt. Mit exogenem Ethylen behandelte Wurzeln zeigten 35 bzw. 46 % mehr kortikale Seneszenz im Vergleich zur Kontrollbelüftungsbehandlung bei Samen- bzw. Knotenwurzeln. RCS korrelierte mit der Expression von zwei Genen, die mit dem programmierten Zelltod (PCD) zusammenhängen.

Schreiben in Annals of Botany, sagen die Autoren: „Das Verständnis der Mechanismen und der Rolle von Ethylen und PCD bei RCS hat wichtige Auswirkungen auf die Züchtung und das Verständnis der Entwicklung anatomischer Wurzelmerkmale. Die Ethylensignalisierung kann dazu dienen, das Ausmaß und den Zeitpunkt von RCS zu modulieren, so dass die Wurzelfunktion und die Stoffwechselkosten als Reaktion auf Umweltbedingungen wie Nährstoffmangel angepasst werden können. Die vorhersagbaren Muster in der RCS-Verteilung würden Zuchtbemühungen unter Verwendung von RCS für eine erhöhte edaphische Stresstoleranz ermöglichen. Bei RCS existiert eine genetische Variation, die in Zuchtprogrammen ausgenutzt werden könnte.“