Wurzelbildung bei Pflanzen entschlüsselt

Wenn sich Pflanzenwurzeln verzweigen, um an Nährstoffe zu kommen, müssen die Ableger die schützende Aussenwand der «Mutterwurzel» durchstossen. Ein heikler Zeitpunkt, da Krankheitserreger durch die Lücke eindringen könnten. Lausanner Forscher haben nun den Trick der Pflanzen aufgeklärt.

Das seitliche Wurzelwachstum sei die «Achillesferse» der Pflanzen, schrieb die Universität Lausanne in einer Mitteilung. Deshalb laufe der Prozess hoch kontrolliert ab. Die neue Wurzel durchbreche nicht einfach mechanisch die Zellen der Wurzelrinde.

Die neuen Wurzeln senden vielmehr Signale aus, die von der Primärwurzel erkannt werden. Als Antwort auf diese Signale verändern die Zellen der Endodermis, der innersten Schicht der Wurzelrinde, aktiv ihre Form und schrumpfen ihr Volumen, wie das Team um Niko Geldner von der Universität Lausanne in der jüngsten Ausgabe des Fachjournals «Science» berichtet.

Dann verdauen die Epidermiszellen ihre eigenen Zellwände, um die neue Seitenwurzel durchzulassen. Diesen Prozess konnten die Forscher in Versuchen mit genveränderten Ackerschmalwand-Pflanzen nachweisen. Als sie chemisch die Fähigkeit der Endodermis unterdrückten, die Signale der neuen Wurzel zu erkennen und ihr eigenes Zellvolumen zu ändern, kam der gesamte Prozess der Wurzelneubildung zum Erliegen.

Dieses Phänomen, dass sich die Zellwand öffnet, trete in vielen Situationen auf, etwa wenn Pflanzen und Mikroorganismen eine Symbiose eingehen oder Pflanzenpollen bei der Befruchtung in die Blüte eindringen, erklärten die Forscher. Erkenntnisse darüber könnten zum Beispiel wichtig sein, um das Wurzelwachstum bei Nutzpflanzen in trockenen Regionen zu verbessern.