Plastizität der Blattform in der Gattung Capsella: Molekulare Mechanismen und adaptiver Wert

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Lenhard, seit 9/2017
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 290460955

Als sesshafte Organismen sind Pflanzen stark ihrer Umwelt ausgesetzt und mussten daher ausgefeilte Mechanismen evolvieren, um ihre Entwicklung und Physiologie an die Umweltbedingungen anzupassen. Da das Klima in der Natur sehr unvorhersehbar ist und über Tage, Monate und Jahre beträchtlich variiert, müssen diese Anpassungen dynamisch und plastisch sein. Pflanzen müssen also in der Lage sein, ihre Umwelt rasch wahrzunehmen und ihren Stoffwechsel und ihr Wachstum zu optimieren, um unter den gegebenen Bedingungen am besten zu gedeihen. Das Blatt ist eines der plastischsten Organe der Pflanzen. Ihre biologische Funktion erfordert es, dass Blätter ein Gleichgewicht finden zwischen der Bildung einer ausreichend großen Oberfläche für Gasaustausch und Photosynthese, und der Vermeidung von mechanischem und abiotischem Stress. Daher hängen die Größe und Form von Blättern sehr von den Wachstumsbedingungen ab. Es ist bereits seit langem bekannt, dass der Grad der Blattrandteilung (glattrandig, gezähnt, gelappt, etc.) bei geringerer Temperatur steigt. Wir wissen jedoch noch sehr wenig darüber, wie die Temperatursignale in die Blattentwicklung integriert werden, und ob bzw. wie die daraus resultierenden Änderungen der Blattgeometrie zur Fitness beitragen. Das vorgeschlagene Projekt soll unsere jüngsten Erkenntnisse zur genetischen Basis der Temperatur-induzierten Plastizität der Blattform in der Gattung Capsella nutzen, um die molekularen und ökologischen Zusammenhänge zwischen Klima, Blattgeometrie und Fitness der Pflanzen zu bestimmen. In der Gattung Capsella stimuliert eine Absenkung der Temperatur die Expression des REDUCED COMPLEXITY 3 (RCO-3) Gens, welches wiederum den Grad der Blattrandteilung erhöht. Polymorphismen in diesem Gen zwischen zwei Schwesternarten liegen der natürlichen Variation in der Blattform und der Temperaturantwort der RCO-3 Expression zugrunde. Diese allelische Variation in der Temperaturwahrnehmung durch RCO-3 bietet eine einmalige Gelegenheit, um die molekularen Grundlagen und die ökologischen Konsequenzen der Temperatur-induzierten Plastizität der Blattform aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Adrien Sicard, bis 8/2017