Aerenchymabildung und zugehörige Sauerstoffbewegung in seminals und nodalen Wurzeln von Weizen

Zusammenfassung Diese Arbeit beschreibt die Auswirkungen des Wachstums von Wurzeln von Weizen (Triticum aestivum cv. Gamenya) in hypoxischen Nährlösungen auf die Aerenchymabildung und den O 2 -Transport von Sprossen zu Wurzeln. Es wurden zwei Wurzeltpyen untersucht: (1) seminale Wurzeln von 4- bis 7-tägigen Sämlingen und (2) seminale und nodale Wurzeln von 10- bis 28-tägigen Pflanzen. Die gasgefüllte Porosität der seminalen und nodalen Wurzeln nahm von 3 auf 12 % und von 5–7 auf 11–15 % zu, wenn die Wurzeln in stagnierenden oder N 2 -gespülten Lösungen (0,003 mol m −3 O 2 ) hervorgingen, im Vergleich zum Wachstum in kontinuierlich aerenisierten Lösungen (0,26 mol m −3 O 2 ). Jedoch erhöhte sich bei keinem Wurzeltpyen die Porosität, wenn sie zu Beginn der Exposition gegenüber diesen stagnierenden oder N 2 -gespülten Behandlungen länger als 100–200 mm waren. Ein Mikrometer und eine zylindrische Platinelektrode wurden verwendet, um die Beziehung zwischen Wurzelwachstum und dem Transport von O 2 von den Sprossen zu den Wurzeln über die Gasräume zu untersuchen. Messungen wurden durchgeführt, als die Wurzeln sich in einem anoxischen Medium befanden und lediglich vom O 2 aus den Sprossen abhingen. Für seminale Wurzeln von 5- bis 7-tägigen Sämlingen, die in stagnierenden Lösungen (90–100 mm) gezüchtet wurden, war der interne O 2 -Transport ausreichend, um eine Wachstumsrate der Wurzeln im O 2 -freien Medium von zwischen 0,03 und 0,17 mm h −1 zu unterstützen. Als der O 2 -Druck um die Sprosse von 20 auf 100 kPa O 2 erhöht wurde, stiegen die O 2 -Konzentrationen an den Wänden der sich ausdehnenden Zone (2–7 mm vom Ende) dieser Wurzeln von 0,006 mol m −3 auf zwischen 0,04 und 0,26 mol m −3 , und die Wachstumsrate der Wurzeln nahm fünfmal zu. Der O 2 -Transport zu Wurzeln, die kontinuierlich in aerenisierten Lösungen gewachsen sind, war erheblich geringer als für Wurzeln, die in stagnierenden Lösungen gewachsen sind; dieser Unterschied war bei seminalen Wurzeln ausgeprägter als bei nodalen Wurzeln. Als die aerenisierten seminals Wurzeln länger als 100 mm waren und in ein O 2 -freies Wurzelmedium überführt wurden, wurde die O 2 -Konzentration an der Wurzelspitze Null, was das Wachstum zum Stillstand brachte. Nach 24 Stunden Anoxie waren keine dieser Wurzeln in der Lage, das Wachstum nach einer Rückkehr zu aerenisierten Lösungen wieder aufzunehmen.