Auxin & Wurzelwachstum (IAA)
Kurzdefinition
Indol-3-essigsäure (IAA) ist das primäre Auxin, das über polare PIN-Efflux-Carrier (PIN1/2/3/4/7) ein Auxin-Maximum im Ruhezentrum (QC) aufrechterhält und damit Stammzellidentität, Seitenwurzel-Initiation und Gravitropismus koordiniert. TIR1/AFB-Rezeptoren translieren den IAA-Spiegel in Gen-Antworten via Aux/IAA-Abbau und ARF-Freisetzung.
Wissenschaftliche Beschreibung
PIN-Efflux-Carrier
| PIN | Lokalisation | Funktion |
|---|---|---|
| PIN1 | Vaskulatur | Basipetaler Transport Richtung Spross |
| PIN2 | Kortex/Epidermis | Gravitropismus; basipetal zur Elongationszone |
| PIN3 | Kolumellazellen | Gravireiz → Relokalisierung → asymmetrischer Auxinflux |
| PIN4 | Meristem-Gründungszentrum | Auxin-Verteilung im QC |
| PIN7 | Embryonal | Kompensation für PIN3-Ausfall |
AUX1/LAX-Importproteine
AUX1 (Epidermis/lat. Wurzelhaube) ist essenziell für Gravitropismus; LAX3 wird durch Auxin aus Primordien via LBD29 induziert und fördert Zellwand-Remodelling für Seitenwurzel-Emergenz. aux1lax3-Doppelmutanten zeigen schwere Blockade der Seitenwurzel-Bildung.
TIR1/AFB-Rezeptorsystem
SCF^TIR1/AFB-Ubiquitin-Ligase → Aux/IAA-Repressor-Abbau → ARF-Transkriptionsfaktoren aktiv → Auxin-Zielgene. Zusätzlich: TIR1/AFB vermitteln nicht-genomische Auxin-Antworten (Ca²⁺-Influx in Wurzelhaaren innerhalb von Sekunden).
Cannabis-Relevanz
Cannabis enthält orthologe Sequenzen für PIN-, AUX1/LAX- und TIR1/AFB-Gene; funktionelle Charakterisierungen fehlen noch. IAA-Applikation zur Seitenwurzel-Förderung (z.B. bei Stecklingen: IBA/IAA-Anschnittbehandlung) basiert auf dem Arabidopsis-Modell und ist in der Praxis etabliert.
Anbau-Relevanz
- Stecklinge: IBA (Indol-3-buttersäure) als AIB-Pulver/Gel stimuliert Adventivwurzel-Initiation via AUX1/LAX-IAA-Signaling; Konzentration 0,1–0,3% IBA optimal
- LST: Stammbiegen stört PIN-Efflux → Auxin akkumuliert an Biegestelle → Apikaldominanz aufgehoben
- Seitenwurzel-Dichte: Hohe Auxin-Verfügbarkeit im Substrat (z.B. durch organische Huminsäuren) kann Seitenwurzel-Initiation fördern
Verwandte Begriffe
- seitenwurzelbildung — ARF7/ARF19-abhängige Initiation im Perizyklus
- wurzelgravitropismus — PIN3-Relokalisierung für asymmetrischen Auxinflux
- lst-physiologie — PAT-Störung durch LST-Biegen
Quellen
- PMC6827439 — AUX1/LAX Entwicklungsrollen in Arabidopsis-Wurzeln
- PMC4352979 — Aux/IAA-Abbaudynamik und Seitenwurzel-Timing
Quellen
- https://doi.org/10.3390/plants12132449
- Caplan D et al. (2023): Rhizosphere and mycorrhiza in cannabis cultivation. Plants 12(13):2449. doi:10.3390/plants12132449