Abhängigkeit des Wurzelwachstums vom Lichtregime des Sprosses ...

14 Einleitung
Falls der Saccharose-Export aus dem Spross eines der Signale darstellt, welche zwischen
dem vom Spross absorbierten Licht und dem Wurzelwachstum vermitteln, könnten
transgene Pflanzen mit einer Hemmung der Saccharose-Synthese (Chen et al. 2005)
einen wichtigen Hinweis liefern, in welchem Maß dieser Prozess durch Saccharose
reguliert wird. Die kinetische Antwort der REGR-Verteilung auf die Lichtbedingungen am
Spross könnte ebenfalls einige Informationen über die Mechanismen liefern, die an der
Regulation dieses Prozesses beteiligt sind. Der Zucker-Eintransport in die Wurzel-
Wachstumszone kann eine große Anzahl an Enzymen regulieren, die im Kohlenhydrat-
Metabolismus (Koch 1996, Ho et al. 2001) oder im Zellzyklus (Riou-Khamlichi et al. 2003)
entscheidende Rollen spielen. Gene, die regulativ in das Wurzelwachstum eingreifen, sind
erst vor kurzem in Arabidopsis (Birnbaum et al. 2003) und Mais (Bassani et al. 2004)
charakterisiert worden.
1.3 Einfluss der Nährstoff-Verfügbarkeit auf das Wachstum
Nicht nur Signale aus dem Spross - wie Saccharose - können das Wurzelwachstum
modifizieren, sondern auch Wurzeln nehmen Informationen, wie der Bodenverfügbarkeit
an Wasser und Nährstoffen wahr und leiten diese an den Spross weiter (Aiken & Smucker
1996). Die Nährstoff-Verfügbarkeit beeinflusst dabei die Wurzelarchitektur und spielt eine
entscheidende Rolle bei der Aufteilung der Biomasse zwischen Wurzel und Spross
(Scheible et al. 1997b). Wurzeln können ihr Wachstum aktiv in Richtung von Bodenarealen
mit höherer Nährstoff-Verfügbarkeit lenken (Zhang & Forde 2000, Hodge 2004), sowie ihre
Wachstumsaktivität dynamisch an zeitlich variierende Nährstoff-Bedingungen anpassen
(Terjung 2004).
Stickstoff ist das Mineralelement, das Pflanzen in den größten Mengen benötigen,
dessen Verfügbarkeit aber oft die Pflanzenproduktivität in natürlichen Ökosystemen
limitiert (Bloom et al. 2003). Aus diesem Grund haben Pflanzen mehrere Mechanismen
entwickelt, Stickstoff auch unter niedrigen Konzentrationen im Boden und in vielfältigen
Stickstoff-Formen nutzen zu können (Crawford 1995). Wurzeln können Stickstoff
beispielsweise als anorganische Ionen, wie Nitrat oder Ammonium über die gesamte
Länge der Wachstums- und Differenzierungszone aufnehmen (Colmer & Bloom 1998). Die
Nitrat-Aufnahme in die Zellen erfolgt dabei über den Symport mit zwei Protonen; bei der
Ammonium-Aufnahme werden dagegen Protonen abgegeben (Newman 2001). Während