Endoplasmatische Mikrotubuli verbinden den vorrückenden Zellkern mit der Spitze der Wurzelhaare von Leguminosen, aber F-Aktin ist an der basipetalen Migration beteiligt

Zusammenfassung Ein herausragendes Merkmal des Spitzenwachstums in filamentösen Pflanzenzellen ist, dass der Zellkern oft synchron mit der Spitze wandert, während sie sich ausdehnt. Wir haben diese lange bekannte, aber unerklärte Beziehung in Wurzelhaaren der Leguminose Vicia hirsuta mittels verschiedener mikroskopischer Techniken untersucht. Mit rhodaminyl-lysine-Phallotoxin und Antitubulin-Antikörpern wurden die Wurzelhaare untersucht, die axiale Bündel von F-Aktin und ein komplexes Mikrotubuli-System enthalten. Auf der basalen Seite des Zellkerns sind die Mikrotubuli kortikal und netzaxial, aber im Bereich zwischen Zellkern und Spitze ist die Anordnung komplexer. Elektronenmikroskopische Dünnschnitte zeigen, dass interne Bündel von Mikrotubuli zusätzlich zu den mit der Plasmamembran assoziierten vorhanden sind. Die computerisierte Entschärfung von Serien durch Fokussierungsbilder von antitubulinfärbten Haaren klärt die dreidimensionale Organisation: Bündel von endoplasmatischen Mikrotubuli schreiten von der nukleären Region zur apikalen Kuppel voran, wo sie in der Rinde sprudeln. Die Beziehung zwischen Zellkern und Spitze kann mit Antimikrotubuli-Herbiziden entkoppelt werden. Zeitlupe-Videomikroskopie zeigt, dass diese Substanzen dazu führen, dass der Zellkern zur Basis wandert. Diese entgegengesetzte Migration kann durch die Zugabe von Cytochalasine D, das die F-Aktin-Bündel fragmentiert, gehemmt werden. Es wird geschlossen, dass Mikrotubuli den Zellkern mit der Spitze verbinden, aber dass F-Aktin an der basipetalen Migration beteiligt ist, wie bekannt ist, wenn symbiotische Bakterien den Zellkern von der Spitze entkoppeln.