Äußere Zellschicht steuert Verdrehung von Wurzeln ^{CEFR B2}

Forschende um Ram Dixit an der Washington University in St. Louis untersuchten, wie die Zellschichten einer Wurzel das Verdrehungsverhalten steuern. Sie arbeiteten mit einem Modellpflanzensystem, in dem Wurzeln rechts oder links ausweichen können, und setzten die normale Wildtyp‑Version eines Schlüsselgens gezielt in einzelne Zellschichten ein. Die Arbeit erschien in Nature Communications und entstand im Rahmen des CEMB‑Konsortiums.

Die Experimente ergaben, dass das Wildtyp‑Gen in inneren Zellschichten das Verdrehverhalten nicht aufhob: die Pflanzen blieben verdreht. Wurde dasselbe Gen jedoch nur in der Epidermis exprimiert, wuchsen die Wurzeln gerade. Mechanobiologische Messungen im Labor zeigten veränderte Orientierungen von Cellulose‑Mikrofibrillen in mutierten Wurzeln. Auf Basis dieser Daten erstellte ein Team ein Computermodell, das konzentrische Zellschichten mit Ringen in einem Stamm verglich und darstellte, dass die äußere Schicht mehr Hebelwirkung besitzt.

Das Modell ergab, dass eine Schräglage der Epidermis etwa ein Drittel der Verwindung erzeugen kann, die auftreten würde, wenn alle Schichten schräg lägen, und dass eine gerade gestellte Epidermis die gesamte Wurzel begradigt. Wie ein beteiligter Forscher sagte: "Die äußere Schicht hat das Sagen." Praktisch könnten diese Erkenntnisse genutzt werden, um Wurzelarchitekturen gezielt zu gestalten und Kulturpflanzen widerstandsfähiger gegen Dürre oder felsige Böden zu machen. Die Studie wurde unter anderem vom NSF und dem NIH gefördert.