Plastizität des Blühzeitpunkts in Arabidopsis thaliana in Abhängigkeit von Umweltfaktoren

• Antragsteller: Professor George Coupland, Ph.D.; Professor Brendan Davies, Ph.D.; Professor Dr.-Ing. Richard Immink, Ph.D.; Professor Pawel Krajewski, Ph.D.; Professor Dr. Markus Schmid
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243145150

Der Zeitpunkt der Blühinduktion wird in Pflanzen durch Signale aus der Umwelt gesteuert und beeinflusst somit die Anpassung an unterschiedliche Standorte und, im Falle von Kulturpflanzen, den Ertrag. Genetische und molekulare Analysen in A. thaliana haben ein regulatorisches Netzwerk identifiziert, welches Signale aus der Umwelt sowie pflanzeneigene Signale integriert und in Abhängigkeit von diesen das Blühen steuert. Diese Signalwege sind in unterschiedlichen Geweben aktiv, regulieren letztendlich jedoch alle die Bildung von Blüten am Sprossmeristem. Ein besseres Verständnis des Zusammenwirkens dieser Signalwege wird uns in die Lage versetzen die intrinsische Plastizität in der Regulation des Blühzeitpunkts in Pflanzen zu erfassen und, darauf aufbauend, den Einfluss genetischer Unterschiede zwischen Individuen auf diese Plastizität einzuschätzen. Dieses Wissen wird helfen, um Pflanzen zu züchten, die besser an eine sich ändernde Umwelt angepasst sind. Im Rahmen dieses Projektes werden wir die molekularen Ursachen der Plastizität in der Regulation des Blühzeitpunkts in A. thaliana in Antwort auf Änderungen in der Temperatur sowie der Tagelänge untersuchen. Da die Signalwege, die den Blühzeitpunkt bestimmen, am Sprossmeristem zusammenlaufen, werden wir mittels der INTACT Methode Zellkerne aus definierten Bereichen des Meristems isolieren und die zeitlichen und räumlichen Änderungen in der Genexpression in Antwort auf Schwankungen in der Temperatur bzw. der Tageslänge analysieren. Diese Daten werden es uns erlauben, Fragen bezüglich der Integration der verschiedenen Signale am Sprossmeristem zu beantworten. Des Weiteren werden wir epigenetische Modifikationen des Chromatins während der Induktion des Blühens analysieren und diese mit Änderungen der Genexpression und des Spleißens der pre-mRNA korrelieren. Durch den Vergleich der Daten von tageslängen- und temperaturabhängigen Blühinduktion werden wir diesen Prozessen gemeinsame und spezifische Faktoren identifizieren. Darüber hinaus werden wir die Integration von Tageslängen- und Gibberrellinsäuresignale im Rippenmeristem analysieren; über die Rolle dieses Gewebes bei der Regulation des Blühens ist bisher wenig bekannt, es wird jedoch durch INTACT einer Analyse zugänglich. Im Rahmen dieses Projekts werden wir Untersuchungen zur Regulation des Blühens und Fortschritte in genomweiten Analysetechniken kombinieren, um grundlegende Mechanismen der Plastizität pflanzlicher Entwicklung zu verstehen. Unsere Ergebnisse werden helfen, Fragen bezüglich der Integration verschiedener Signalwege, insbesondere des Beitrags epigenetischer Modifikationen und des alternativem Spleißens, während der Induktion des Blühens am Sprossmeristem zu beantworten. Dieses Wissen wird uns helfen, die molekularen Mechanismen, die Pflanzen zur Verfügung stehen um den Blühzeitpunkt in Abhängigkeit von Signalen aus der Umwelt zu manipulieren, besser zu verstehen und somit zum Aufbau einer nachhaltigen Landwirtschaft beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Großbritannien, Niederlande, Polen