Räumliche und zeitliche Wachstumsmuster in Wurzeln und Blättern dikotyler Pflanzen
Wachstum - die irreversible Volumenzunahme eines Organs oder Gewebes - ist ein raum-zeitlich höchst dynamischer Prozess, der für Pflanzen von vielgestaltiger Bedeutung ist. Wachstumsmuster der untersuchten Wurzeln und Blätter konnten mit hoher Genauigkeit auf einer Zeitskala von Minuten bzw. einer Ortsskala von unter 1 mm automatisiert gewonnen und interpretiert werden. Dies gelang durch den Einsatz einer innovativen Bildverarbeitungsmethode, die im Verlauf dieser Arbeit in den botanischen Praxisbetrieb überführt wurde. Die Messungen führten auf verschiedenen regulatorischen Ebenen zu grundlegend neuen Erkenntnissen. Bei Wurzeln von Mais konnte ein zweigipfliges Maximum der Wachstumsverteilung detektiert werden, dessen Entstehung möglicherweise auf die Staffelung der raum-zeitlichen Differenzierung von Geweben zurückzuführen ist. Ein konstanter diurnaler Verlauf des Wachstums zeigte sich für die Aktivität der integrierten Wachstumszone. Circumnutatorische Wachstumsbewegungen wurden registriert, deren Periodenlängen ebenso von der externen Nährstoff-Verfügbarkeit abhingen wie die Wachstumsverteilung und die Inhaltsstoff-Zusammensetzung der Wurzelwachstumszone. Bei Blättern von Tabak und Rizinus konnte im Gegensatz zu den Wurzeln ein Tagesgang der Wachstumsaktivität mit einem Maximum am Nacht-Tag-Übergang nachgewiesen werden. Dieses Wachstumsmuster stellt wahrscheinlich einen circadianen Rhythmus dar, der selbst in isolierten Blattscheiben im Dauerlicht weiterläuft. Das Maximum des Tagesganges kann durch differentielle Temperierung von Spross und Wurzel verlagert werden. Eng mit der zeitlichen Aktivitätsverteilung des Wachstums war die Expression eines Expansin-Gens (NtExp1) korreliert. Im Gegensatz zur Wurzel zeigten hier auch viele Inhaltsstoff-Konzentrationen einen deutlichen Tagesgang. Nutatorische und nyctinastische Bewegungen des Blattes konnten als Ausdruck räumlich differentieller, biomechanisch regulierter Wachstumsaktivität charakterisiert werden.
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