pH-Veränderungen in der Rhizosphäre von Zuckerrübe bei Aufnahme von Kalium- und Natriumionen

Signatur: 02.03.012
Ursprüngliche Signatur: Hh-07.13
Bildnachweis: Volker Römheld

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Mit Hilfe der Agar-Agar-Technik (pH-Indikator: Bromkresolpurpur; Gelbfärbung = niedriger pH-Wert; Rotviolettfärbung = hoher pH-Wert) wurden die pH-Veränderungen in der Rhizosphäre von Zuckerrübe 18 h nach unterschiedlichem Kalium- und Natriumangebot in der Nährlösung (links: 5 mM K; rechts: 0,25 mM K und 4,75 mM Na; beide Elemente jeweils in Form von Chlorid) sichtbar gemacht. Das Foto entstand 18 h nach Einbettung der Pflanzen in die unterschiedliche Nährlösung. Es ist deutlich sichtbar: Wenn nur Kalium angeboten wird, wird der pH-Wert der Rhizosphäre nicht erniedrigt, denn der Rhizosphärenbereich ist rotviolett gefärbt (Pflanze links). Der weitgehende Ersatz von Kalium durch Natrium (Pflanze rechts) bewirkt jedoch eine Erniedrigung des pH-Wertes der Rhizosphäre, denn sie verfärbt sich gelb.

Erläuterung

Eine (ladungsmäßig) überschüssige Kationenaufnahme der Pflanze bewirkt eine pH-Erniedrigung in der Rhizosphäre, da ein enstehender Überschuss von positiven Ladungen im Cytoplasma durch die Abgabe von Protonen in die Rhizosphäre sofort verhindert wird. Werden nun nur Kaliumionen (mit Chlorid als Anion!) angeboten, so erfolgt keine überschüssige Kationenaufnahme, da beide Ionenarten in etwa gleich hoher Rate aufgenommen werden. Der pH-Wert der Rhizosphäre wird nicht erniedrigt (links). Werden jedoch Kalium- und Natriumionen gleichzeitig angeboten, so ergibt sich eine überschüssige Kationenaufnahme, weil nunmehr neben den Aufnahmewegen für die Kaliumionen auch die für die Natriumionen (insbesondere Ionenkanäle) genutzt werden. Der pH-Wert der Rhizosphäre wird erniedrigt (rechts). Als Ursache für die gute Aufnehmbarkeit und Verlagerbarkeit von Natrium bei der Zuckerrübenpflanze ist die während der Evolution erfolgte osmotische Anpassung dieser Pflanze an ein hohes Salz- und Natriumangebot in der Rhizosphäre anzusehen.