Cytokinin-Auxin-Balance (Wurzel)
Kurzdefinition
Das CK:Auxin-Verhältnis ist der fundamentale Schalter der Organ-Identität: niedriges Verhältnis (viel Auxin, wenig CK) → Wurzel-Organogenese; hohes Verhältnis → Spross-Organogenese (Skoog-Miller-Regel, 1957). AHK2/3/4-Rezeptoren und ARR-Regulatoren vermitteln die CK-Wirkung im Wurzelmeristem; CKX-Oxidasen kontrollieren den CK-Spiegel.
Wissenschaftliche Beschreibung
AHK-Rezeptoren und Phosphorelay
AHK2, AHK3, AHK4 (=CRE1/WOL) sind CK-Histidinkinase-Rezeptoren am ER. CK-Bindung → Autophosphorylierung → AHP1-5 (HPt-Proteine) → Typ-B ARR (positive Transkriptionsfaktoren) → Cytokinin-Zielgene. ahk2/ahk3-Doppelmutanten zeigen vergrößerte Wurzelsysteme — umgekehrter Phänotyp zu AHK-Überexpression.
Typ-A/B ARR-Regulatoren
| Typ | Mitglieder | Funktion |
|---|---|---|
| ARR-A | ARR3-9, 15-17 | Negativer Feedback; hemmt CK-Signalgebung |
| ARR-B | ARR1, 2, 10-12 | Positive TF; aktivieren CK-Zielgene |
ARR7/15 halten Wurzelmeristem-Größe: Überexpression → kleineres Meristem; Mutation → erweitertes Meristem. ARR1 bindet LAX2-Promoter direkt → reprimiert LAX2 → moduliert Auxin-Verteilung im QC (Verbindung zum Auxin-System).
CKX-Cytokinin-Oxidase als Breeding-Ziel
CKX-Überexpression → ↓CK → ↑Auxin-Dominanz → vergrößerte Wurzelsysteme mit höherer Seitenwurzelzahl. CKX-Engineering in Cannabis könnte Wurzel-Spross-Ratio unter Trockenstress verbessern, wurde aber noch nicht durchgeführt.
Cannabis-Relevanz
BA (Benzyladenin)-Applikation in Cannabis-Gewebekulturen hemmt Rhizogenese konsistent — bestätigt CK-Auxin-Antagonismus. Keine Cannabis-spezifischen AHK/CKX/ARR-Daten aus Feldversuchen verfügbar.
Anbau-Relevanz
- Gewebekultur/Mikrovermehrung: CK:Auxin-Ratio im Nährmedium bestimmt Kallus-Differenzierung; zu viel BA hemmt Wurzelbildung bei Stecklingen
- N-Mangel-Reaktion: N-Defizit → erhöhte Auxin-Produktion → tiefere Wurzeln (adaptiv); Cannabis-Züchtung auf CKX-Expression könnte Wurzeltiefe verbessern
Verwandte Begriffe
- auxin-wurzelwachstum — IAA als Gegenspieler zu Cytokinin
- wurzel-stress-hormone — ABA antagonisiert beide Systeme unter Trockenheit
Quellen
- PMC8879491 — Auxin/Cytokinin-Antagonismus für Schoss/Wurzel-Balance
- PMC7076656 — Typ-B ARR und Wurzelmeristem
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