Rapid response reactions of roots to boron deprivation

Abstract

Upon B removal from the nutrient solution, several response reactions of root cells can be measured within minutes. These include: reduction of cell wall elasticity modulus ε, increase of hydraulic conductivity, reduced activity of plasmalemma-bound inducible (NADH) reductase, (smaller) changes of the membrane potential, and liberation of Ca2+ (apoplastic and membrane-bound). The B most demanding (root) tissues are epidermal and outer cortical cells of the extension zone, xylem vessels, and root hair tips. Deprivation of B leads to morphological changes which can be noticed within hours to days, including browning of tissues, growth inhibition, death of apical meristems, and lack of root hairs. How the primary response reaction(s) lead to the expression of visible symptoms, however, is not yet clear. The present review summarizes rapid responses to B deprivation and shows several possibilities how primary might be linked to secondary reactions, including cytoskeleton-mediated responses. Schnelle Reaktionen von Wurzeln auf Bor-Mangel Nach Umsetzen auf ein B-Mangelmedium können verschiedene Reaktionen von Wurzelzellen innerhalb von Minuten beobachtet werden, wie z.B. Verringerung des Zellwandelastizitätsmoduls ε, Zunahme der hydraulischen Leitfähigkeit, verringerte Plasmalemma-gebundene induzierbare (NADH) Reduktaseaktivität, (kleinere) Änderungen des Membranpotenzials und eine Freisetzung von apoplastischem und membrangebundenem Ca2+. Die Wurzelgewebe mit dem höchsten B-Bedarf scheinen die epidermalen und äußeren Rindenzellen der Streckungszone, Xylem und Wurzelhaarspitzen zu sein. B-Entzug führt zu morphologischen Änderungen, die innerhalb von Stunden und Tagen sichtbar werden, wie Gewebeverbräunung, Wachstumshemmung und Absterben apikaler Meristeme, sowie Fehlen von Wurzelhaaren. Wie die raschen Reaktionen zur (sekundären) Ausprägung von Mangelsymptomen führen, ist jedoch noch nicht klar. In dieser Übersicht werden rasche Reaktionen auf B-Entzug zusammengefasst und Möglichkeiten zur Verknüpfung primärer und sekundärer Reaktionen diskutiert.