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Projekt
Kontrolle des Blühzeitpunktes durch Trehalose-6-Phosphat
Antragstellerinnen / Antragsteller
Professor Dr. Markus Schmid; Dr. Vanessa Wahl
Fachliche Zuordnung
Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
Förderung
Förderung von 2011 bis 2014
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 196338676
Im Lebenszyklus einer Pflanze ist die Blühinduktion von zentraler Bedeutung. Gerade wegen seiner Wichtigkeit steht das Blühen unter der Kontrolle eines komplexen genetischen Netzwerkes, das endogene Signale (Hormone, Kohlenhydrate, Alter) und Umweltsignale (Temperatur, Tageslänge) miteinschließt. Unter induktiven Tageslängen wird das Schlüsselgen der Blühinduktion FLOWERING LOCUS T (FT) in der Vaskulatur der Blättern induziert und löst als Langstreckensignal im Apikalmeristem die Blütenbildung aus. Vom Dissacharid Trehalose-6-Phosphat konnte gezeigt werden, dass es in der Koordination von Kohlenhydratstatus und Entwicklungsprozessen als Signalmolekül fungiert. Arabidopsis thaliana Pflanzen, denen das TREHALOSE 6-PHOSPHAT SYNTHASE1 (TPS1) Gen fehlt, blühen außerordentlich spät. Kürzlich konnten wir zeigen, dass der TPS1/T6P-Signalweg die Expression verschiedener Blühzeitpunkt-regulierender Gene kontrolliert. In der Vaskulatur des Blattes ist das T6P/TPS1 Signal zur Induktion von FT unabdingbar, wohingegen im Sproßapikalmeristem MIR156 und dessen Zieltranskripte der SQUAMOSA PROMOTER BINDING PROTEIN LIKE (SPL)-Gene das Ziel des T6P/TPS1 Signals darstellen. Gemeinsam stellen die umweltabhängigen (photoperiodischen) und physiologischen (T6P/TPS1) Signale sicher, dass das Blühen nur unter optimalen Bedingungen eingeleitet wird, das heißt wenn die Tageslänge eine Mindestlänge überschreitet und der Kohlenhydrathaushalt die energieaufwändige Blühinduktion und die Produktion von Samen gewährleisten kann. Dennoch bleiben viele Fragen die Funktion des T6P/TPS1 Signals betreffend offen. In diesem Antrag schlagen wir eine Serie von Experimenten vor, mit dem Ziel das T6P/TPS1 Signal besser in die Signalwege der Blühzeitpunktregulation einzubinden. Aus unseren Vorarbeiten ergibt sich, dass der T6P/TPS1-Signalweg das Blühen teilweise durch die Zellzyklus-abhängige Modulation der Stammzellanzahl im Meristem reguliert - ein zuvor unerforschter Aspekt, den wir weiter untersuchen werden. Außerdem konnte wir zeigen, dass T6P/TPS1 die Fähigkeit von Pflanzen auf Änderungen der Umgebungstemperatur zu reagieren, ebenso beeinflusst wie die Reaktion auf längere Kälteperioden (Vernalisation). Darauf aufbauend werden wir die Interaktion des T6P/TPS1-Signalweges mit der Temperatur-abhängigen Regulation des Blühens untersuchen. Abgesehen von den oben erwähnten Experimenten, die sich auf bekannte Gene und Signalwege fokussieren, werden neue Komponenten des T6P/TPS1-Signalweges identifiziert werden. Zu diesem Zweck haben wir bereits eine umfassende genetische Sichtung durchgeführt, um Suppressoren des späten Blühens der tps1-Mutante zu identifizieren. Als Teil des Schwerpunktprogramms werden wir die zugrundeliegenden Gene identifizieren, diese umfassend charakterisieren und in den T6P/TPS1-Signalweg integrieren. Zusammenfassend werden die geplanten Experimente wertvolle Hinweise zur Integration des Kohlenhydrathaushalts der Pflanzen in die Signalwege der Blühinduktion liefern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
Internationaler Bezug
Schweden
