Blütezeitpunkt von Pflanzen wird vorhersagbar

30. Oktober 2015, 18:11
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Forscher entdecken eine Genmutation, die Pflanzen früher blühen lässt, und können dadurch den Blühzeitpunkt präzise vorhersagen

München – Pflanzen wissen genau, wann es Zeit ist zu blühen: Tageslänge und Temperatur sowie auch Temperaturschwankungen sagen es ihnen. Dieses Timing ist für die Pflanzen von entscheidender Bedeutung: Zu frühes Blühen könnte zu wenig Sonnenlicht bedeuten, zu spätes könnte zum Verpassen der Aktivitätsperiode wichtiger Bestäuber führen.

Manchen Studien zufolge blühen Pflanzen in unseren Breiten aber immer früher im Jahr. Möglicherweise eine Anpassung an sich fortwährend erwärmendes Klima? Eine kürzlich im Fachblatt "PLoS Genetics" veröffentlichte Studie der TU München ging dem molekularen Mechanismus hinter diesem Phänomen anhand der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) auf den Grund.

Labormaus und springende Gene

Arabidopsis wieder mal, die Labormaus der Pflanzengenetik und somit auch die am besten studierte Pflanze der Welt. Während sie in der Landwirtschaft als Unkraut gefürchtet wird, hat sie aus wissenschaftlicher Sicht zahlreiche Vorzüge: Ihr relativ kleines Genom ist im Jahr 2000 bereits komplett sequenziert worden und hat nur fünf Chromosomenpaare, von denen bereits detaillierte Gen-Karten erstellt worden sind. Und was vor allem für die Handhabe im Labor von Bedeutung ist: Die Pflanze ist einfach kultivierbar und hat einen sehr kurzen Generationszyklus, von der Keimung bis zur Reife des Samens vergehen nur acht Wochen.

Der erste Hinweis für die Existenz von Genen, die den Blühzeitpunkt festlegen, kam interessanterweise aus dem kühlen Schottland: Dort blüht Arabidopsis – trotz harscher Temperaturen – um zwei Wochen früher als in wärmeren Gegenden. Es stellte sich heraus, dass eine Genmutation schuld daran war: Der "Blühverhinderer", eine Gensequenz, die ein zu frühes Blühen nach dem Winter verhindern soll, war durch ein "springendes Gen" verändert worden und somit nicht mehr wirksam.

Kontrolle des Blühens

Ulrich Lutz, der Erstautor der Studie, konnte zudem zeigen, dass sich diese Genveränderung bereits bei mehreren Arabidopsis-Varianten weltweit durchgesetzt hat und deren Blühverhalten kontrolliert. Da man die Genmutation nun kennt, kann man in umgekehrter Richtung an die Sache herangehen und genau vorhersagen, wann die Pflanze blühen wird.

Dieses Wissen auf Nutzpflanzen wie zum Beispiel Raps zu übertragen, wäre von großem wirtschaftlichen Interesse und soll den Autoren zufolge bereits in einiger Zeit möglich sein. Zudem soll der Blühzeitpunkt in Zukunft nicht nur exakt vorhergesagt, sondern sogar modifiziert werden können, sagen die Forscher voraus.

Anpassung an den Klimawandel

Die fortwährende Erderwärmung wird bei vielen Pflanzen ein verändertes Blüteverhalten mit sich bringen. "Mit unserer Forschung liefern wir einen Beitrag dazu, die ökologischen Folgen der Klimawandels abschätzen zu können", sagt der Systembiologe und Koautor Claus Schwechheimer.

Aus der Sicht der Landwirtschaft können sich bereits kleine Veränderungen von wenigen Grad Celsius negativ auf die Pflanzenzucht auswirken. Es sei daher wichtig, diese Prozesse zu verstehen, um die Produktion von Lebensmitteln langfristig zu sichern. (rede, 30.10.2015)

  • Die Forscher entdeckten einen Mechanismus, der die schottische Ackerschmalwand um zwei Wochen früher blühen lässt, als bei ihren Verwandten in wärmeren Regionen.
    foto: u. lutz/tu münchen

    Die Forscher entdeckten einen Mechanismus, der die schottische Ackerschmalwand um zwei Wochen früher blühen lässt, als bei ihren Verwandten in wärmeren Regionen.

  • Ein "springendes Gen" wurde als Auslöser der frühen Blüte identifiziert.
    foto: darwin dale

    Ein "springendes Gen" wurde als Auslöser der frühen Blüte identifiziert.

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