Riesenschilf (Arundo Donax L.) wächst dank seiner tiefen Wurzeln so hoch. Es geht jedoch nicht nur um körperliche Unterstützung. Die Pflanze kann die tiefsten Wurzeln nutzen, um Wasser zu ziehen, wenn die oberen Erdschichten austrocknen. „[Tiefe] Bodenwasserquellen stellen eine wichtige und zuverlässigere Ressource für das Überleben, Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen dar als unregelmäßige und knappe Regenwasserquellen.“ sagten Walter Zegada-Lizarazu und Andrea Monti im Annals of Botany. „Diese Quellen werden im Kontext eines vorhersehbaren Klimawandelszenarios noch wichtiger eine Verringerung der Niederschläge und steigende Temperaturen was wiederum zu einem erhöhten Risiko für schwerere und häufigere Dürreereignisse führen wird.“ Aber wie reagieren die verschiedenen Wurzeln?
Um das herauszufinden, wandten sich Zegada-Lizarazu und Monti einem Rhizotron zu, einem tiefen Fach mit Glas an den Seiten, damit sie sehen konnten, wie die Wurzeln unter verschiedenen Umständen wuchsen. Es gab immer noch das Problem, wie man verschiedene Umstände in derselben Bodensäule kontrolliert, aber die Wissenschaftler hatten eine einfache Lösung.
Sie hatten zwei 50 cm hohe Erdsäulen. Dazwischen legten sie eine 1 cm dicke Vaseline / Paraffin-Mischung, um eine wasserundurchlässige Schicht zu schaffen, durch die Wurzeln wachsen konnten. Die Wurzeln könnten die Schicht beim Durchgang stören, daher haben die Autoren auch ein kleines Netz in die Schicht eingebaut, um sie an Ort und Stelle zu halten.
Mit der nun zweigeteilten meterhohen Erdsäule konnten sie wachsen A. donax. Wenn es sich in beiden Hälften befand, konnten die Wissenschaftler den Wassergehalt des Bodens der oberen und unteren Hälfte der Säule unabhängig voneinander messen und manipulieren.
„Der Trockenstress in den oberen Kompartimenten hat das Wachstum und die Entwicklungsmuster der Riesenschilfpflanzen erheblich verändert“, sagten Zegada-Lizarazu und Monti. „Wenn den oberen Bodenschichten Trockenstress auferlegt wurde, wurden die tieferen Kompartimente zur Hauptwasserquelle für die Pflanze, und die Wasseraufnahme aus tieferen Bodenschichten war im Durchschnitt (über die Vegetationsperiode) 69 % höher als bei der Kontrollbehandlung.“
Auch der Gehalt an Abscisinsäure (ABA) in den Pflanzen variierte zwischen Experiment und Kontrolle, aber nicht immer signifikant, sagten die Autoren. „Die Blatt-ABA-Werte (gemittelt über die Probenahmedaten) waren bei der DR-Behandlung 13 % höher als bei der Kontrolle, aber dieser Unterschied war statistisch nicht signifikant … Andererseits war bei 137 DAT die ABA in den Wurzeln der oberen Dürre -behandelten Schichten war 2.6-mal höher als in der entsprechenden Schicht unter gut bewässerten Bedingungen…“
Was ist also los mit ABA in den Wurzeln? „Änderungen der hydraulischen Leitfähigkeit der Wurzel könnten mit einer erhöhten ABA-Synthese in Wurzeln zusammenhängen, die Stressbedingungen ausgesetzt sind … die gleichzeitig Transkriptionsfaktoren induzieren können, die an der Genexpression von Aquaporinen beteiligt sind …, den Wasserkanalproteinen, die einen intensiven Wasserfluss durch das Wurzelgewebe ermöglichen …“, Diese zusätzliche ABA muss irgendwo hingehen und ein mögliches Ziel haben. „[W]ir spekulieren, dass das tiefe Wurzelsystem (dh der basipetale Transport durch das Phloem) eine der Senken für das ABA ist, das aufgrund von Trockenheit entweder in den Wurzeln oder in den Blättern synthetisiert wird (wie von Manzi et al., 2015 vorgeschlagen). Dies könnte zu einer verbesserten hydraulischen Leitfähigkeit geführt haben, insbesondere auf apoplastischem Niveau, wo die Wirkung von ABA ausgeprägter ist"
Zegada-Lizarazu und Monti kommen zu dem Schluss, dass es für den Anbau wichtig sein wird, zu verstehen, wie ABA Wurzeln und Blättern signalisiert A. donax. „Diese Pflanzenreaktionen können erhebliche Auswirkungen auf die Auswahl der Gebiete haben, in denen Riesenschilf angebaut werden kann (dh trockene oder halbtrockene Randgebiete mit flachem Grundwasserspiegel). Sie haben auch Auswirkungen auf die Umsetzung einiger agronomischer Managementpraktiken (Bewässerung, Pflanzdichte usw.), die darauf abzielen, effizientere Wassernutzungsstrategien zu entwickeln, da das Hauptanliegen in ariden und halbtrockenen mediterranen Klimazonen eher die Produktion pro Einheit angewandten Wassers ist als die absolute Produktion, sodass effizientere und nachhaltigere Anbausysteme entwickelt werden könnten.“
