Exploring Suberin's Functionality in Roots, Shoots and Tubers

Abstract

Suberization is a key plant process that forms hydrophobic barriers to regulate water loss and substance exchange. This thesis reviews the evolution of our understanding of suberin and related polymers like cutin and lignin, emphasizing their roles in maintaining water balance. A comparative study across five plant species revealed that waxes, rather than suberin quantity or layer number, play a dominant role in reducing transpiration. Investigations in barley roots under drought showed earlier suberin and lignin deposition near the root tip, particularly in wild accessions, along with upregulation of related biosynthetic genes. Soil-grown plants exhibited stronger drought responses than hydroponically grown ones, underlining the importance of natural growth conditions. These findings offer valuable insights for enhancing crop resilience and drought adaptation.

Suberinisierung ist ein zentraler Prozess in Pflanzen, bei dem hydrophobe Barrieren gebildet werden, um Wasserverlust zu regulieren und den Stoffaustausch mit der Umwelt zu steuern. Diese Arbeit gibt einen Überblick über die Entwicklung des Verständnisses von Suberin und verwandten Polymeren wie Cutin und Lignin sowie deren Bedeutung für die Aufrechterhaltung des Wasserhaushalts. Eine vergleichende Studie an fünf Pflanzenarten zeigte, dass Wachsablagerungen – und nicht die Menge oder Anzahl suberisierter Zellschichten – entscheidend für die Reduktion der Transpiration sind. Untersuchungen an Gerstenwurzeln unter Trockenstress zeigten eine frühere Ablagerung von Suberin und Lignin nahe der Wurzelspitze, insbesondere bei Wildformen, begleitet von einer erhöhten Expression entsprechender Biosynthesegene. Pflanzen, die in Boden gewachsen waren, zeigten stärkere Stressreaktionen als hydroponisch kultivierte, was die Bedeutung naturnaher Bedingungen unterstreicht. Die Ergebnisse liefern wichtige Erkenntnisse für die Verbesserung der Trockenresistenz und Lagerfähigkeit von Kulturpflanzen.