Wie blüht unser Garten?
Ein Team EU-finanzierter Forscher aus Deutschland untersuchte den Signalweg, der dafür sorgt, dass Pflanzen auch ohne stimulierende Umwelteinflüsse wie Frühlingsbeginn blühen können. Sie führten ihre Forschungen im Rahmen des Projekts SIROCCO durch (Silencing RNAs: organisers and coordinators of complexity in eukaryotic organisms), das mit 11,8 Mio. EUR im Rahmen der Thematik "Biowissenschaften, Genomik und Biotechnologie im Dienste der Gesundheit" des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) zur Erforschung der funktionellen Genomik von siRNAs (silencing RNAs) finanziert wurde. Wie jeder Gartenbesitzer weiß, blühen Pflanzen oft zu ganz unerwarteten Zeiten. Meist ist es der Beginn des Frühlings, der die Gärten in bunter Pracht erstrahlen lässt, aber hin und wieder erblühen Pflanzen auch überraschend an ausgesprochen kurzen und grauen Tagen. Das Forscherteam vom Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie fand eine Antwort auf diese Frage. In ihrer Studie fanden die Wissenschaftler heraus, dass der Beginn der Blütezeit durch mikro-RNAs (kurze RNA-Schnipsel) gesteuert wird, die in den Blättern der Pflanze gebildet werden. Jüngste Studien zeigten, dass mikro-RNA sowohl in Pflanzen als auch Tieren eine wichtige Aufgabe bei der Regulation von Genen übernehmen. Mikro-RNA reguliert die Genfunktion, indem sie an die komplementäre Basensequenz einer Boten-RNA (messenger RNA, mRNA) bindet und so verhindert, dass diese in ein Protein übersetzt wird. Das entsprechende Gen wird auf diese Weise stumm geschaltet. Die Forscher führten Experimente an der Acker-Schmalwand (Arabidopsis thaliana, auch als Schotenkresse bekannt) durch, die mithilfe dieses Mechanismus vom vegetativen Ruhestadium in die reproduktive Blühphase umschaltet. SPL-Proteine sind Mitglieder einer Familie von Regulatoren und spielen für die Ausbildung der Pflanzenblüte eine wichtige Rolle. In jungen Pflanzen wird die Bildung von SPL-Genprodukten noch durch hohe Konzentrationen an mikro-RNA156 unterdrückt. Das Forscherteam fand heraus, dass die Konzentration der mikro-RNA ohne äußere Einflüsse mit der Zeit absinkt. Sinkt sie unter einen bestimmten Grenzwert, wird die Produktion von SPL-Proteinen angestoßen, was zur Blütenbildung führt. Dies geschieht unabhängig von weiteren Regulatoren wie Tageslichtmenge, Sonnenlicht oder Temperatur. Die SPL-Proteine spielen auch eine wichtige Rolle, wenn Pflanzen durch lange Sonneneinstrahlung zu blühen beginnen. SPL-Proteine und andere Regulatoren aktivieren in der Pflanzensprosse eine Reihe verschiedener überlappender Gene, die für die Blütenbildung entscheidend sind. Die Ergebnisse dieser Studie sind von hoher Tragweite für die weltweite Nahrungsmittelindustrie und Pflanzenbiologieforschung. Aus Blüten entstehen Früchte und Samen, aber da von jeher hauptsächlich Umweltfaktoren für Wachstum, Blütezeit, Fruchtbildung und Absterben der Pflanzen verantwortlich waren, konnte bislang kaum Einfluss auf ihre Fruchtbarkeit genommen werden. Mit der genaueren Erforschung der Mechanismen der Pflanzblüte könnten Pflanzenbiologen bald in der Lage sein, diese besser zu steuern, um neue Nutzpflanzensorten zu züchten, die auch unter nachteiligen Umweltbedingungen Früchte und Samen produzieren.
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