Das Team unter Führung des IPK Leibniz-Instituts in Gatersleben im zentralen Sachsen-Anhalt fand dabei eine dreistufige Abfolge molekularer Komponenten, über die das Wachstum der Wurzelhaare zur Aufnahme von Stickstoff gesteuert wird. "In unserer Studie haben wir zunächst gezeigt, dass ein moderater Stickstoffmangel die Wurzelhaarverlängerung in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana stark stimuliert und dass diese Reaktion entscheidend für die Fitness der Pflanze unter Stickstoffmangel ist", erklärt Nicolaus von Wirén, der künftig das IPK leiten wird.

Dazu wurden molekulargenetische und zellbiologische Ansätze integriert, um nachzuweisen, dass die durch den Stickstoffmangel ausgelöste Wurzelhaarverlängerung auf einer sogenannten Auxin-Signalkaskade aufbaut. Bei Auxinen handelt es sich um eine Gruppe von natürlichen oder synthetischen Wachstumsregulatoren. Die Signalkaskade besteht dann aus drei Stufen, an denen verschiedene Enzyme beteiligt sind.

"Insgesamt deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die Verlängerung der Wurzelhaare eine zusätzliche systemisch induzierte Reaktion auf der Suche nach Stickstoff im Boden darstellt, die mit zunehmendem Stickstoffmangel noch mehr an Bedeutung gewinnt", sagt der Studienautor Zhongtao Jia. "Diese Ergebnisse erweitern unser Verständnis der Reaktionen von Wurzeln in nährstoffarmen Umgebungen um ein neues Merkmal und damit die mechanistischen Grundlagen der hormongesteuerten Nährstoffsensorik in Pflanzenwurzeln."