Role of root-induced changes in the rhizosphere for iron acquisition in higher plants

1989

S. 197-204

4 Abb., 9 Tab., 38 Lit. Ang.

Unselbständiges Werk

200008077

Pflanzen können durch nichtspezifische und spezifische (adaptive) Veränderungen in der Rhizosphäre Eisen mobilisieren. Nicht-spezifische Veränderungen sind u.a. pH-Absenkung in der Rhizosphäre als Folge einer im Vergleich zur Anionenaufnahme erhoehten Kationenaufnahme oder einer Citronensäureabgabe. Die spezifischen Mechanismen für eine verbesserte Eisenaneignung werden durch Eisenmangel ausglöst und können zwei unterschiedlichen Strategien zugeordnet werden.Strategie I ist typisch für Dikotyle und Monokotyle mit Ausnahme der Süssgräser (Gramineen) und ist charakterisiert durch eine erhöhte Aktivität einer Plasmamembran- gebundenen Reduktase, erhöhte Netto-Protonenabgabe und Abgabe reduzierender Verbindungen (vor allem Phenolcaronsaeuren). Die FeIII-Reduktion durch die Eisenmangel-induzierte Reduktase wird bei niedrigen pH-Werten (<6,0) gefördert und ist bei Angebot von FeIII-Chelaten Voraussetzung für eine erhöhte Eisenaufnahme. Süssgräser besitzen diese Mechanismen nicht, sie erhöhen im Gegenatz dazu die Eisenaneignung durch Abgabe FeIII-chelatisierende Verbindungen, der sogenannten Phytosiderophore (Strategie II) . Phytosiderophore sind nichtproteinogene Aminosäuren mit besonderer Fähigkeit zur Mobilisierung sowohl definierter schwerlöslicher FeIII-Verbindungen (z.B. FeIII-Hydroxid, Fe-Oxid) als auch Eisen aus Kalkböden. Die Eisenaufnahmeraten sind bei Angebot von FeIII-Phytosiderophoren um den Faktor 102 bis 103 höher als bei Angebot von synthetischen (FeEDDHA) oder mikrobiellen Eisenchelaten (Ferrioxamin B), was auf ein effizientes Aufnahmesystem für die FeIII-Phytosiderophore in den Wurzeln von Süssgräsern hindeutet. In Kalkböden mobilisieren Phytosiderophore nicht nur Eisen, sondern auch Zink, Mangan und Kupfer. Von Süssgräsern bevorzugt aufgenommen werden jedoch nur die FeIII-Phytosiderophore. Die ökologischen Vor- und Nachteile von Strategie I und Strategie II für das Eisenaneignungsvermögen auf Kalkstandorten werden diskutiert.