Artübergreifende Bestimmung von Parametern des Primärwurzelwachstums durch raum-zeitlich hochaufgelöste Bildsequenzanalyse unter besonderer Berücksichtigung der Variation der externen Nährstoffverfügbarkeit

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Primärwurzelwachstum vier verschiedener Arten (Arabidopsis, Nicotiana, Solanum und Zea) genau analysiert. Dabei konnte eine sehr hohe räumliche und zeitliche Auflösung erzielt werden, die bisher in dieser Kombination nicht erreicht wurde. Dies wurde durch die Anwendung einer innovativen Bildsequenzanalyse (DISP-Methode) möglich. Um die genannte Methode auf sehr kleinen Wurzeln (Durchmesser < 0,3 mm) anwenden zu können, wurde ein ‚Mikrorhizotron’-Aufbau konstruiert, mit dem die notwendige raum-zeitliche Auflösung erreicht wurde. In interdisziplinärer Zusammenarbeit wurde die Verfolgung der Wurzelspitze im Bildbereich zur kontinuierlichen Wurzelbeobachtung über mehrere Tage entwickelt und Optimierungen im Bereich des Auswertungsverfahrens eingeführt. Durch die Anwendung der weiterentwickelten DISP-Methode konnte eine Vielzahl neuer Erkenntnisse gewonnen werden. Invarianten des Wachstums: Die vergleichende Analyse der Wachstumsmuster hat ergeben, dass das Maximum der relativen elementaren Wuchsrate ( REGRmax), der Abstand der REGRmax von der Wurzelspitze, die REGR-Halbwertsbreite und die Länge der Wachstumszone sich bei den vier untersuchten Arten auf die gleiche Weise proportional zur Geschwindigkeit der Spitze (VSpitze) verhalten. Es konnte auch gezeigt werden, dass die oben genannten Wachstumsparameter sowie VSpitze in linearer Weise vom Wurzeldurchmesser abhängen. Die untersuchten Arten weisen keinen diurnalen Rhythmus des Wurzelwachstums auf. An Maiswurzeln konnte bei Versuchen unter konstanten sowie rasch veränderten Umgebungsbedingungen gezeigt werden, dass die Symmetrie der relativen Wuchsratenverteilung vom externen Nährstoffangebot abhängt. Auch die Wachstumsleistung der Primärwurzelspitze wird durch die umgebende Nährstoffkonzentration beeinflusst. Je höher die Konzentration ist, desto schneller nimmt die Wachstumsleistung ab. Erstmals konnte die dynamische Reaktion der Primärwurzeln auf rasche Variation der Nährstoffverfügbarkeit mit hoher raum-zeitlicher Auflösung untersucht werden. Bei der dynamischen Reaktion der Wurzel auf die veränderten Bedingungen werden fast ausschließlich REGRmax und VSpitze variiert. Das Ausmaß der Wachstumsveränderung ist geringer abhängig von der veränderten Osmolarität als von der Nährstoffkonzentration– sowohl von der Ausgangskonzentration als auch von der absoluten Veränderung. Dies legt einen Zusammenhang der Wachstumsreaktion mit der Nährstoffaufnahme nahe. Durch den Einsatz einer stabil transformierten Arabidopsis-Linie mit einem labilen Reportergen-Konstrukt konnte die Dynamik des G2/M-Übergangs (und damit der Zellteilungsaktivität) in vivo ohne externe Behandlung untersucht werden. Für die Zellteilungsaktivität und Meristemlänge wurde mit dieser Methode eine lineare Abhängigkeit von der Spitzengeschwindigkeit der Wurzel festgestellt.

Level thesis:degree_level

thesis.doctoral

Grantor dc:publisher

Universität Heidelberg

Year

2004

Author dc:creator

• Terjung, Stefan

Contributors dc:contributor

• Schurr, Ulrich

Repository record source_url

http://www.ub.uni-heidelberg.de/archiv/4504

OAI identifier oai:identifier

oai:archiv.ub.uni-heidelberg.de:4504