Dokument: Abhängigkeit des Wurzelwachstums vom Lichtregime des Sprosses und deren Modifikation durch Nährstoffe sowie im Gravitropismus
| Titel: | Abhängigkeit des Wurzelwachstums vom Lichtregime des Sprosses und deren Modifikation durch Nährstoffe sowie im Gravitropismus | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3437 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20060703-001437-0 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Nagel, Kerstin [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Schurr, Ulrich [Gutachter] Prof. Dr. Simon, Rüdiger [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Wurzelwachstum, relative Wuchsrate, Licht, Saccharose, Elektronentransportrate, Nährstoffe, Gravitropismus, Auxin, pin3, DELLAroot growth, relative growth rate, light, sucrose, electron transport rate, nutrients, gravitropism, auxin, pin3, DELLA | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik) | |||||||
| Beschreibungen: | Ziel dieser Doktorarbeit war es, den Einfluss des Lichtes auf die Dynamik des Wachstums von Nicotiana tabacum in Kombination mit der Nährstoff-Verfügbarkeit und der gravitropen Krümmungsreaktion von Wurzeln zu charakterisieren. Die Biomasse der Keimlinge, das Wachstum der Primärwurzel sowie die Zucker-Konzentrationen in Wurzel und Spross nahmen nach Lichterhöhung am Spross (von 60 auf 300 µmol m-2 s-1) signifikant zu. Die Dynamik des Wurzelwachstums wurde mit einer zeitlich und räumlich hochauflösenden Methode untersucht. Es konnte damit gezeigt werden, dass Wurzeln bereits vier Tage nach Lichterhöhung Wachstumsgeschwindigkeiten und Wuchsraten-Verteilungen auswiesen, die dem Wachstum der Pflanzen entsprachen, die bei konstant hohen Lichtbedingungen (300 µmol m-2 s-1) angezogen wurden. Dabei wurde deutlich, dass jede Phase der Zellteilung und Zellstreckung durch die Lichtbehandlung in sehr ähnlicher Weise beeinflusst wurde. In den ersten drei Stunden nach Lichtmodifikation wurde ein repetitives Muster von starken Wachstumsschwankungen beobachtet, wobei die erste Phase der Reaktion (0,5 h) auf hydraulische Anpassungen und die zweite Phase (2,5 h) auf photosynthetische Akklimatisierung zurückzuführen sein könnte. Versuche mit externer Zugabe von Saccharose und transgenen Pflanzen, die eine Hemmung der Saccharose-Synthese aufweisen, lieferten starke Hinweise, dass die vom Spross exportierte Saccharose die Zunahme des Wurzelwachstums nach Lichterhöhung auslösen kann. Hohe Lichtintensitäten am Spross ermöglichten zudem, dass Keimlinge unter Nährstoff-Mangel einige Tage eher ihre Seitenwurzel-Produktion steigern konnten, als Pflanzen unter niedrigen Lichtbedingungen. Dies weist auf die enge Verknüpfung und koordinierte Kontrolle zwischen dem Kohlenhydrat- und Nährstoff-Metabolismus hin. Anhand zweier Arabidopsis-Mutanten mit einer Hemmung der Auxin-vermittelten Signalkaskade konnte gezeigt werden, dass in Wurzelspitzen nach dem Drehen der Pflanzen um 90° zwei räumlich getrennte Krümmungsproduktions-Zonen bzw. -Motoren existieren, wobei nur der basal gelegene Motor Auxin-abhängig zu sein scheint. Nach Lichterhöhung konnte ein Anstieg der Produktion dieses Motors nachgewiesen werden, der auf eine Zunahme des energieabhängigen Auxin-Transportes und/oder auf eine Steigerung der Frequenz von Circumnutationen zurückzuführen sein könnte. Aufgrund der Circumnutationen, die zeitweise zu einer Krümmung entgegengesetzt des Schwerkraftvektors führten, wiesen Wurzeln unter niedrigen und hohen Lichtbedingungen 2,5 Stunden nach der Rotation vergleichbare Krümmungswinkel auf.The aim of this Ph.D. thesis was to characterise the effects of light, also in combination with nutrient availability or gravitropic response, on the growth dynamics of Nicotiana tabacum. Seedling biomass, primary root growth as well as sugar concentration in root and shoot increased significantly with increasing light intensity (60 to 300 µmol m-2 s-1). To quantitatively analyse the dynamics of root growth a digital image sequence processing method with a high temporal and spatial resolution was applied. Upon transition from low to high light intensities, root growth increased continuously within four days, reaching the steady-state level measured in plants that had been cultivated in high-light conditions (300 µmol m-2 s-1). The entire root growth zone, and hence each phase of cellular development, was affected very similarly by the increasing light treatment. During the first three hours after light increase, strong growth fluctuations were observed repeatedly. While the first phase of the reaction (0.5 h) could be attributed to hydraulic acclimation, the second phase (2.5 h) could be ascribed to photosynthetic acclimation. Experiments with externally applied sucrose and with transgenic plants having reduced capacities for sucrose synthesis indicated clearly that increasing light intensity rapidly enhanced root growth by enhancing sucrose export from shoot to root. High light intensity facilitated increasing lateral root production under nutrient deficiency some days earlier than low light conditions. This demonstrates the tight and coordinated interaction between carbohydrate and nutrient metabolism. By using two Arabidopsis mutants, in which auxin-mediated signaling is impaired, two spatially separated zones and motors of curvature production in root tips were revealed after rotating the plants by 90°. Only the second motor, which is located more basal, seems to be auxin dependent. The increase of curvature production of this motor after light changing may be attributable to an increase of the energy-dependent auxin-transport or to an enhancement of circumnutation frequency. Due to the circumnutations, leading to a transient curvature in the opposite direction of gravitropic force, roots exhibited under low and high light intensity 2.5 h after rotation by 90° comparable curvature angles. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Sonstige Einrichtungen/Externe | |||||||
| Dokument erstellt am: | 03.07.2006 | |||||||
| Dateien geändert am: | 12.02.2007 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 14.06.2006 | |||||||
| Datum der Promotion: | 14.06.2006 |
