Als Kinder oder Schüler im Biologieunterricht haben wir alle Pflanzen und Blumen auseinandergerissen, nur um zu sehen, wie sie aufgebaut sind. Blumen machen viel Spaß und sind farbenfroh und scheinen lustiger zu sein als Wurzeln. Für Wissenschaftler, die mit Mikroskopen und Laborgeräten ausgestattet sind, macht es immer noch Spaß zu entdecken, wie Wurzeln gebaut werden. Es hilft auch, unzählige grundlegende Fragen zur Funktionsweise von Pflanzen zu beantworten.

Kovac und Kollegen, hauptsächlich basierend auf Comenius-Universität in Bratislava, verwendeten neun verschiedene Färbe- und Mikroskopiemethoden, um eine ungewöhnliche Wurzelzellverdickung in der Alpenpennykresse zu untersuchen (Noccaea caerulescens). Die Wissenschaftler fanden heraus, wie diese Zellverdickung entsteht, wo, wie die chemische Zusammensetzung der Zellwände ist und ob diese Schicht als Schutzbarriere dient.

Wurzeln sind komplexe Strukturen, die aus vielen Schichten mit unterschiedlichen Funktionen bestehen. Einige sekundäre Zellwandverdickungen finden sich in der Wurzelrinde vieler Pflanzenarten (z. B. Äpfel, Orchideen, Raps). Da ihre Formation griechischen Buchstaben ähnelt phi (Φ), werden sie genannt phi Verdickungen. Während phi Verdickungen wurden weithin beobachtet, im Jahr 2008, Zelko und Kollegen fanden interessante Zellwandverdickungen in den Wurzelabschnitten der Alpen-Pennykresse in Form eines Halbmondes oder Buchstabens „C“ und benannten sie „periendodermale Verdickungen“ (PET).

Nach zwei Jahrzehnten der ersten Beobachtung verwendeten die Autoren neun verschiedene Färbungen, darunter Immunmarkierung und Elektronenmikroskopie, um die Zusammensetzung, Bildung und Funktion von PET zu verstehen. Die Wissenschaftler sammelten Samen von einem ehemaligen Bergbaustandort in Salzburg, Österreich. Sie verglichen, wie unterschiedlich Farbstoffe (Flecken) von der Alpen-Stielkresse im Vergleich zur gut erforschten Ackerschmalwand aufgenommen werden (Arabidopsis thaliana) welches hat phi Verdickungen.

Die Mikroskopie zeigte, dass sich das PET 1-1.5 mm von den Wurzel-Spross-Verbindungen entfernt zu bilden beginnt und sich nie um die Kragenzone der Seitenwurzeln herum gebildet hat. PET enthielt phenolische Bestandteile, Lignin, aber nicht immer Pektin, was charakteristisch für ist phi Verdickungen. Wenn Schwermetalle (Zink und Cadmium) hinzugefügt wurden N. caerulescens und A. thaliana, PET wirkte als Barriere und es befanden sich weniger Zn und Cd in den Xylemgefäßen.

Die Autoren schreiben: „Das müssen wir berücksichtigen N. caerulescens ist eine schwermetalltolerante, hyperakkumulierende Pflanze; Daher müssen wir eine zusätzliche Rolle von PET bei dieser Art in Betracht ziehen“.

Die Studie zeigt, warum Wissenschaftler Pflanzen ständig sezieren müssen, um zu verstehen, wie sie funktionieren. Diese Zellwandverdickungen könnten besonders wichtig für schwermetalltolerante Arten sein und sollten an anderen Pflanzen untersucht werden. Das Verständnis der Funktionsweise von Hyperakkumulatoren könnte dazu beitragen, verschmutzte Standorte zurückzugewinnen oder sogar das Recycling von Materialien durch Phytomining zu ermöglichen.

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