Evolution und Ökologie schneller Samenkeimung in den Amaranthaceae/Chenopodiaceae

• Antragstellerin: Professorin Dr. Gudrun Kadereit, seit 9/2013
• Fachliche Zuordnung: Ökologie und Biodiversität der Pflanzen und Ökosysteme ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243069004

Die Samenkeimung und das erste Wachstum des Keimlings gehören zu den verletzlichsten und stressreichsten Phasen im Lebenszyklus einer Pflanze. Dies trifft insbesondere auf Pflanzenarten in Habitaten mit extremen klimatischen Bedingungen oder dynamischen Veränderungen zu, die nur kurze und/oder unvorhersehbare Phasen mit günstigen Keimungsbedingungen aufweisen. Eine Erhöhung der Keimungsgeschwindigkeit und schnelles Wachstum des Keimlings ist eine mögliche Lösung für dieses Problem, da es die Keimlingsmortalität reduziert. Die Fähigkeit, schnell (also innerhalb eines oder weniger Tage) zu keimen, erfordert eine Reihe essentieller Anpassungen in der Samenökologie und Samenmorphologie der betreffenden Arten, wie z.B. fehlende Dormanz und die Ausbildung eines vollständig entwickelten Embryos. Die Amaranthaceae/Chenopodiaceae enthalten eine überdurchschnittlich große Zahl an schnell-keimenden Arten. Außerdem sind die schnellsten Keimer der Blütenpflanzen Chenopodiaceae mit einem spiralig aufgerollten Embryo. Interessanterweise betreiben die meisten schnell-keimenden Arten C4-Photosynthese und etliche zeigen Heterospermie.Das Ziel dieses Projektes ist es die Evolution und den adaptiven Charakter schneller Samenkeimung innerhalb der gesamten Abstammungslinie Amaranthaceae/Chenopodiaceae sowie in der artenreichen und hinsichtlich der Samenökologie sehr diversen Gattung Atriplex zu untersuchen. Auf der Basis molekularer Stammbäume werden wir ursprüngliche Merkmalszustände rekonstruieren, um ihre Veränderung im Laufe der Evolution beider Gruppen nachzuvollziehen. Weiterhin werden wir nach möglichen Korrelationen zwischen Keimungsgeschwindigkeit, Samenmerkmalen, vegetativen Pflanzenmerkmalen und Habitatbedingungen suchen. Die wichtigsten Hypothesen, die getestet werden sollen, sind folgende: Schnelle Keimung ist eine Anpassung an stressreiche Habitate. 2. Spezielle morphologische Anpassungen des Samens sind nötig, um schnelle Keimung zu ermöglichen. 3. Annuelle und Pionierarten profitieren stärker von schneller Samenkeimung als ausdauernde Pflanzen. 4. Es existieren trade-offs zwischen den unterschiedlichen ökologischen Strategien (bet-hedging) wie z.B. Heterospermie, Samenmasse, Samendormanz und Samenausbreitung. 5. Höhere Keimungsgeschwindigkeiten und C4 Photosynthese koevolvieren, wobei letztere möglicherweise ein schnelleres Wachstum der Keimpflanze ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Filip Vandelook, bis 9/2013