Vývoj postranních kořenů a apoplastických bariér v rámci kořenového systému kukuřice (Zea mays L.)

Abstract

ABSTRAKT Tvorba kořenového systému rostlin je důležitým ekofyziologickým a agronomickým parametrem, a také aktuálním tématem vývojové biologie rostlin. Jeho velmi důležitou součástí jsou postranní kořeny, které tvoří většinou hlavní část absorpčního povrchu rostliny v rhizosféře. Jedním z mála popsaných mutantů (vyjma modelovou rostlinu Arabidopsis thaliana) s poruchou vývoje postranních kořenů je kukuřičný (Zea mays) lrt1 (lateral rootless 1), u něhož byla popsána chyba v iniciaci postranních kořenů v časném postembryonálním vývoji. Naše detailní anatomicko-morfologická studie mutanta poskytuje nový pohled na funkci genu LRT1. Zjistili jsme, že iniciace primordií u lrt1 je silně závislá na podmínkách prostředí a struktura primordií, včetně jejich emergence a pozdějšího vývoje je silně narušená. Naopak hlavní kořeny nevykazují tak silné ovlivnění touto mutací, ačkoliv určité narušení bylo nalezeno v povrchových vrstvách kořenů. Ty byly spojeny s indukovanou lignifikací, zvýšenou aktivitou peroxidázy a se změnami v pronikání látek povrchem kořene. Změny v propustnosti povrchových vrstev nás zavedly k problematice apoplastických bariér, která však byla řešena na tradičním a vyzkoušeném genotypu kukuřice (Z. mays) cv. Cefran. Naše práce poskytuje unikátní pohled na tvorbu těchto bariér v rámci celého...

ABSTRACT The formation of plant root system is an important ecophysiological and agronomical parameter and also an actual topic of developmental plant biology. Lateral roots are its very important part which creates majority of the main absorbent portion of the plant surface in the rhizosphere. One of the few described mutants (except the model plant Arabidopsis thaliana) with impaired development of lateral roots in early postembryonic development is maize (Zea mays) mutant lrt1 (lateral rootless 1). Our detailed anatomical-morphological study of lrt1 provides new insight into LRT1 gene function. We found out that initiation of lrt1 primordia takes place and is strongly dependent on environmental conditions. The structure of primordia, also their emergence and later development is strongly affected. On the contrary, the main roots do not show so strong influence by this mutation, although some disruptions were found in surface root layers. These disturbances were connected with induced lignification, increased activity of peroxidase and with changes in permeation of root surface. Changes in permeability of surface layers led us to the issue of apoplastic barriers, what was dealt to the traditional and previously tested another genotype of maize (Z. mays). Our work provides a unique insight into...