Absorption and long distance transport by isolated stele of maize roots in relation to the dual mechanisms of ion absorption

Summary

Ion absorption and transport by intact roots, isolated cortex and isolated stele were compared shortly after tissue isolation and after aging. Absorption isotherms in the low and in the high concentration range show that in stripped-stele, which absorbs at a very low rate immediately after isolation, the capacity of system 1 but not system 2 is built up with aging. In agreement with this result analysis of individual fluxes across plasmamembrane and tonoplast reveals that only the influx from the medium into the cytoplasm increases considerably with aging of stele. Changes observed in aging excised roots and in isolated cortex are much less significant. In spite of the increase of absorption with aging by isolated stele, long distance transport, which is essentially passive through freshly stripped stele, decreases with aging. The reported results reflect the marked permeability of the plasmamembrane of fresh isolated stele, and demonstrate the importance of the cortex as a tissue “collecting” ions for long distance transport. New evidence for the theory of symplasmatic transport of ions into the xylem vessels is thus provided.

Zusammenfassung

Die Ionenaufnahme durch intakte Wurzeln, isolierte Rinde und isolierte Zentralzylinder und der Ferntransport durch intakte und entrind ete Wurzeln wurden verglichen, und zwar kurz nach der Isolierung und nach Altern der Gewebe. Frisch isolierte Zentralzylinder akkumulieren Io nen nur in ganz geringem Maße oder überhaupt nicht. Von den beiden Systemen der metabolischen Ionenaufnahme, die in einem niedrigen (System 1: bis 0,5 meq/l) und in einem hohen Konzentrationsbereich (System 2: 1-50 meq/l) die Geschwindigkeit der Ionenaufnahme durch intakte Wurzeln und isolierte Wurzelrinde bestimmen, entwickelt sich während des Alterungsprozesses in isolierten Zentralzylindern System 1, nicht aber System 2.

In Übereinstimmung mit diesem Befund zeigt die Analyse der Einzelfluxe am Plasmalemma und am Tonoplasten, daß nur der Influx aus der Außenlösung in das Cytoplasma beim Altern der Zentralzylinder beträchtlich ansteigt. Veränderungen beim Altern von abgeschnittenen, intakten Wurzeln und isolierter Rinde sind viel weniger ausgeprägt.

Obwohl die Ionenaufnahme beim Altern isolierter Zentralzylinder steigt, verringert sich der Ferntransport, der bei frisch isolierten Zentralzylindern rein passiv ist. Die mitgeteilten Ergebnisse zeigen die ausgeprägte Permeabilität frisch isolierter Zentralzylinder und demonstrieren die Bedeutung der Wurzelrinde als ein Gewebe, das Ionen für den Ferntransport “sammelt”. Auf diese Weise werden neue Anhaltspunkte für die Theorie des symplasmatischen Transportes der Ionen in die Gefäße gewonnen.