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SFB 1644:  Phänotypische Plastizität bei Pflanzen - Mechanismen, Beschränkungen und Evolution

Fachliche Zuordnung Biologie
Förderung Förderung seit 2024
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 512328399
 
Pflanzen haben fast alle Lebensräume der Erde besiedelt. Gemessen an der Biomasse sind sie das dominierende Organismenreich, und alles tierische Leben hängt von ihnen ab. Eine Grundlage für diesen Erfolg ist die bemerkenswerte Fähigkeit der Pflanzen, ihr Wachstum an unterschiedliche Umgebungen anzupassen. Die Fähigkeit eines bestimmten Genotyps, in verschiedenen Umwelten unterschiedliche Phänotypen hervorzubringen, nennt man phänotypische Plastizität. Die molekularen Grundlagen und die Evolution dieser Plastizität zu verstehen, ist ein grundlegendes Ziel der Biologie. Ein solches Verständnis ist wichtig, um Pflanzenreaktionen auf den Klimawandel vorherzusagen und die Pflanzenzüchtung zu beschleunigen. Wir schlagen ein interdisziplinäres Forschungsprogramm vor, um diese zentrale Herausforderung auf mehreren biologischen Ebenen zu bewältigen. Genotypen können sich darin unterscheiden, wie sie auf dieselbe Umwelteinwirkung reagieren, z. B. aufgrund molekularer Unterschiede in Sensorproteinen. Somit ist die Plastizität eines Merkmals auf einen Umweltreiz selbst ein vererbbares Merkmal. Gleichzeitig ist die phänotypische Plastizität durch Kosten und Beschränkungen limitiert, was auf genetischen Korrelationen zwischen den plastischen Reaktionen verschiedener Merkmale beruhen kann. Das Ausmaß und die Form der plastischen Reaktionen können durch die Reaktionsnorm beschrieben werden, die die Merkmalswerte eines Genotyps mit den Werten des Umweltreizes in Beziehung setzt. Frühere Arbeiten haben sowohl große Variation in Reaktionsnormen gezeigt als auch die molekularen Mechanismen aufgeklärt, die in Modellgenotypen der Plastizität auf bestimmte Reize zugrunde liegen. Diese beiden Forschungsbereiche sind jedoch weitgehend unverbunden, und wir wissen noch sehr wenig über die Ursachen dafür, dass unterschiedliche Genotypen in natürlichen Populationen unterschiedlich auf denselben Umweltreiz reagieren. Um diese übergreifende Frage zu beantworten, wird unser SFB die folgenden vier gemeinsamen Fragen angehen: (i) Welche molekularen Unterschiede liegen der Variation in der phänotypischen Plastizität von Merkmalen auf Umweltreize in natürlichen Populationen zugrunde? (ii) Wie wirken die Gene, die die Reaktionsnorm eines Merkmals beeinflussen, mechanistisch, und inwieweit sind diese molekularen Mechanismen konserviert? (iii) Gibt es genetische Korrelationen zwischen der plastischen Antwort verschiedener Merkmale, die die Plastizität einschränken? (iv) Welche Art von natürlicher Selektion wirkt auf die phänotypische Plastizität eines Merkmals? Um diese Ziele zu erreichen, wird unser Konsortium Genetik, Zell- und Entwicklungsbiologie, Physiologie, Evolutionsbiologie, Ökologie, computergestützte Biologie und mathematische Modellierung integrieren. So werden wir unser Verständnis der phänotypischen Plastizität als ein evolvierendes Merkmal, das für das Schicksal von Pflanzenpopulationen angesichts von Umweltveränderungen von großer Bedeutung ist, entscheidend verbessern.
DFG-Verfahren Sonderforschungsbereiche
Internationaler Bezug USA

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Antragstellende Institution Universität Potsdam
 
 

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