Wurzel-Stresshormone (ABA, Ethylen, JA)
Kurzdefinition
Drei Stresshormone modulieren das Wurzelwachstum als Reaktion auf Umweltstress: ABA hemmt Primär- und Seitenwurzelwachstum unter Trockenheit (Xerobranching); Ethylen induziert Aerenchym-Bildung unter Überflutung; Jasmonsäure koordiniert die Wundheilungsreaktion nach mechanischer Schädigung.
Wissenschaftliche Beschreibung
ABA & Xerobranching
Unter Trockenstress wird NCED (9-cis-Epoxycarotinoid-Dioxygenase) in Wurzelspitzen hochreguliert → ABA-Akkumulation. ABA hemmt Primärwurzelwachstum durch: (1) pH-Erhöhung im Apoplast → Expansin-Hemmung; (2) Hochregulation von IAA-Amidohydrolasen → freies IAA ↓ → reduzierter Auxin-Spiegel. Xerobranching: ABA hemmt Seitenwurzel-Elongation in trockenem Bodenhorizont → Wurzeln suchen feuchte Zonen.
Ethylen & Aerenchymbildung
Überflutung → Ethylen kann nicht entweichen → Akkumulation → ACS/ACO-Gene hochreguliert → Ethylen induziert Auxin-Biosynthese in Wurzeln → Auxin + Ethylen → Programmierter Zelltod (PCD) von Kortexzellen → Aerenchym (lysigene Luftkanäle) → O₂-Transport von Spross zu Wurzel. Auxin-Hemmung blockiert Aerenchymbildung (bewiesen in Reis).
JA & Wurzelverletzung
Mechanische Schädigung → 13-LOX/AOS/AOC (Chloroplast) → OPDA → OPR3 (Peroxisom) → JA → JAR1 → JA-Ile → COI1/JAZ/MYC2 → Wundheilungsgene. Cannabis-spezifisch: JA-induzierte Cannabinoid-Hochregulation in Sprossgewebe dokumentiert (Welling 2023).
| Stresshormon | Auslöser | Primärwirkung | Schlüsselgene |
|---|---|---|---|
| ABA | Trockenstress | Xerobranching; Wachstumshemmung | NCED, PYR/PYL, SnRK2, ABIG1 |
| Ethylen | Überflutung/Hypoxie | Aerenchymbildung; Wachstumshemmung | ACS, ACO, EIN3/EIL1 |
| JA | Verletzung | Wundheilung; Sekundärmetabolit-Induktion | LOX, AOS, OPR3, COI1, MYC2 |
Anbau-Relevanz
- Substrat-Management: Staunässe → Ethylen-Akkumulation → Aerenchym (Notreaktion, nicht optimal); O₂ im Wurzelraum >6 mg/L beugt Hypoxie vor
- Trockenperioden: Kurze Trockenphasen (PRD/RDI) können kontrolliertes Xerobranching induzieren → tiefere Wurzeln; zu lang → irreversibler Wachstumsverlust
- Beschnitt/Stecklinge: JA-Wundreaktion beginnt sofort; hohe RH unterstützt Wundheilung vs. Austrocknung
Verwandte Begriffe
- aba-stomataschluss — ABA-Signalweg in der Stomata-Regulation (paralleler Weg)
- wundheilung-jasmonat — JA-Oktadecanoidweg detailliert
- trockenstress — Gesamtstressbild unter Wassermangel
Quellen
- PMC6204825 — ABA-Mechanismen der Primärwurzel-Hemmung
- PMC12387064 — ABA-Signalgebung unter Stress
- PMC7284992 — Auxin-Ethylen-Interaktion bei Aerenchymbildung
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