Eisenlokalisation im Apoplasten von Wurzeln, Sproßachse und Blättern mittels Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse (TXRF) nach Inaktivierung und Mobilisierung

• Applicant: Professor Dr. Konrad Mengel (†)
• Subject Area: Plant Cultivation, Plant Nutrition, Agricultural Technology
• Term: from 1995 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5233526

Mittels Fluoresceinboronsäure (pK = 5.48), die vornehmlich in den Zellwänden der äußeren Zellagen des Wurzelcortex bindet, wurde der Apoplasten-pH bei Zea mays von der Wurzelspitze ausgehend bis zur Wurzelhaarzone (0 bis 30 mm) untersucht. Ammonium führt in allen Abschnitten zu einer Ansäuerung des Wurzel- apoplasten, Nitrat zur Alkalisierung, die besonders in Gegenwart von Hydrogenkarbonat ausgeprägt ist und damit die alkalischen Verhältnisse von Karbonatböden widerspiegelt. Unter diesen Bedingungen findet man extrem hohe Eisenkonzentrationen in der Wurzel (3000µg x gTM-1). Mittels EDX-Analyse wurde in gefriergetrockneten Proben nachgewiesen, daß das Eisen im Wurzel- apoplasten angereichert vorliegt (Eiseninaktivierung auf Grund hoher apoplastischer pH-Werte). Unter sauren Bodenbedingungen (300µg x gTM-1) konnte Fe auf Grund der geringen Nachweisempfindlichkeit der EDX-Anlage nicht nachgewiesen werden. Die Totalreflexions-Röntgenfluoreszenzanalyse ist für Eisen wesentlich empfindlicher; die instrumentelle Nachweisgrenze liegt im sub-pg-Bereich, so daß hohe und auch sehr niedrige Eisenkonzentrationen im Apoplasten in situ quantitativ zu erfassen sind. Die Inaktivierung und Mobilisierung des Eisens im Apoplasten betrifft die gesamte Pflanze; daher sollen die Untersuchungen an Wurzel, Sproßachse und Blatt vorgenommen werden. Mit dieser Technik wäre daher erstmals eine nicht-invasive Lokalisierung des Eisens im Apoplasten in allen pflanzlichen Geweben möglich und damit können Beziehungen zur Inaktivierung und Mobilisierbarkeit des Eisens auf der Ebene der gesamten Pflanze aufgestellt werden. Neben der zentralen Frage der Eisenverteilung im Apoplasten der Pflanze soll auch die Mobilisierung des Eisens und damit die Heilung der Eisenchlorose im Feld unter CULTAN-Bedingungen (Anlage eines sauren Ammonium-Depots) untersucht werden. Auf Grund der interessanten Meßtechnik für Eisen und der Anwendung einer vielversprechenden Heilmethode darf erwartet werden, daß die vorgesehenen Untersuchungen wesentlich zur Erweiterung des jetzigen Kenntnisstandes beitragen werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 717: Der Apoplast der höheren Pflanze: Speicher-, Transport- und Reaktionsraum
• Participating Person: Privatdozent Dr. Harald Kosegarten