Beladung und Entladung des Xylems

• Applicant: Professor Dr. Ulrich Zimmermann
• Subject Area: Plant Cultivation, Plant Nutrition, Agricultural Technology
• Term: from 1995 to 2002
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5234724

Es soll der Transport von Nährstoffen im Xylem der höheren Pflanzen untersucht werden. Die Zusammensetzung des Xylemsaftes resultiert aus der Be- und Entladung des Apoplasten durch das xylembegleitende Gewebe. Der Austausch von Salzen zwischen den Xylemgefäßen und dem angrenzenden Gewebe erfolgt durch Ionenkanäle in der Plasmamembran der Xylemparenchymzellen, die inzwischen hinsichtlich ihrer Spannungsabhängigkeit und ihrer Selektivität für ernährungsphysiologisch relevante Ionen charakterisiert worden sind. Es liegen jedoch bisher keine detaillierten Informationen zu den treibenden Kräften, als in erster Linie den elektrischen und hydraulischen Gradienten sowie Konzentrationsgradienten, für die Salzabgabe in die Xylemgefäße der Wurzel und für die Aufnahme von Salzen im Blatt vor. Diese für das Verständnis der Transportprozesse entscheidenden Daten müssen wegen der Interaktion von transpirationsgetriebenem Volumenfluß und Ionentransport an der intakten Pflanze erarbeitet werden, waren bisher jedoch experimentell nicht zugänglich. Im Rahmen dieses Projektes wurde eine neue Meßtechnik entwickelt, um (in Kombination mit konventionellen Membranpotentialmessungen) radiale elektrische Potentialgradienten in der Wurzel intakter Pflanzen in Verbindung mit dem Xylemdruck zu messen. Diese Sondentechnik soll künftig so modifiziert werden, daß zusätzlich die Konzentrationen von Ionen im Xylemsaft intakter Pflanzen "on-line" erfaßt werden können. Diese Messungen sollen zusätzlich auf das Blatt übertragen werden. Dieser Versuchsansatz erlaubt zu prüfen, wie weit die Erkenntnisse und Modellvorstellungen, die durch die Messungen an Protoplasten aus dem Xylemparenchym der Gerstenwurzel und den Leitbündelscheiden des Maisblattes gewonnen wurden, auf die intakte Pflanze übertragen werden können. Ziel ist es, die molekularen Mechanismen für die Regulation der Nährstoffflüsse in der intakten Pflanze aufzuklären.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 717: Der Apoplast der höheren Pflanze: Speicher-, Transport- und Reaktionsraum
• Participating Persons: Professor Dr. Ulf-Peter Hansen; Professor Dr. Burkhard Sattelmacher (†)