Forscher entschlüsseln Geheimnis des Blütezeitpunkts bei Pflanzen
Ein EU-finanziertes Biologenteam hat entdeckt, dass ein einzelnes Pflanzenprotein, APETALA1 (AP-1), mehr als 1000 Gene sowie die Ausbildung des Blütengewebes der Pflanze reguliert. Die Studie wurde von der EU im Rahmen des Projekts TRANSISTOR (Trans-cis elements regulating key switches in plant development) unterstützt, das mit 2,11 Millionen EUR durch das Marie-Curie-Programm des Sechsten Rahmenprogramms (RP6) finanziert wurde. Die in der Fachzeitschrift Science veröffentlichten Ergebnisse könnten die zukünftige Pflanzenzucht und Nahrungsmittelproduktion enorm beflügeln. Wie genau läuft der geheimnisvolle Prozess ab, der Pflanzen zum Blühen bringt? Die meisten Pflanzen blühen im Frühling, manchmal aber auch zu eher unerwarteten Zeiten. Die Forscher versuchen sich seit langem an der Entschlüsselung des Mechanismus, der Pflanzen das Signal zur vollen Blütenpracht gibt. Nun sind sie der Lösung ein Stück weit näher gekommen. Ein internationales Forscherteam unter Leitung von Plant Research International der Universität Wageningen, Niederlande, führte genomweite Mikroanalysen an Arabidopsis thaliana durch, die auch als Ackerschmalwand bekannt ist. Die Forscher entdeckten, dass ein Protein, der Transkriptionsfaktor AP-1, den Übergang von der grünen Pflanze ins Blühstadium steuert, indem er eine Reihe komplexer molekularer Signale in Gang setzt. Transkriptionsfaktoren regulieren das An- und Abschalten von Genen in einer Zelle. Mittels Genexpressionsanalysen und Bindungsstudien zu Beginn des Blühprozesses gelang den Forschern die Identifizierung einiger Faktoren, die die Produktion von AP-1 in A. thaliana steuern. Wie sie herausfanden, fungiert AP-1 hauptsächlich in der Frühphase des Blühprozesses als Repressor und hemmt das Wachstum grüner Pflanzenteile, damit die Pflanze die nötige Energie zur Blütenbildung aufbringt. Zudem beeinflusst es Aussehen und Form der Blüten. Darüber hinaus entdeckte das Team, dass das Protein den Beginn der Blühzeit reguliert, indem es Signalwege integriert, die Wachstum, Morphologie und Hormonhaushalt der Pflanze steuern. Die Forscher identifizierten in A. thaliana mehr als 2.000 Gene als potenzielle AP-1-Angriffspunkte, und zwar aufgrund ihrer großen Nähe zu AP-1-Bindungsstellen. Die Forschungsergebnisse könnten enorme Auswirkungen auf die Nahrungsmittelproduktion und die Pflanzenzucht mit sich bringen. Wenn es möglich wäre, den Wachstums- und Blühzyklus von Pflanzen zu kontrollieren, könnten Pflanzenbiologen neue Sorten von Nutzpflanzen und Ackerfrüchten züchten, die nicht nur im Frühjahr und Sommer, sondern das ganze Jahr über blühen und Früchte tragen, was wiederum weltweit die Vegetationsperiode verlängern kann. Das Marie-Curie-Programm ermöglicht jungen Forschern die Arbeit in einer Vielzahl von Forschungslaboren, in denen sie für ihre eigenen Projekte exzellente wissenschaftliche Unterstützung und Ausbildung finden. Das TRANSISTOR-Netzwerk vereinte komplementäre technologische Expertise in verschiedenen biologischen Fachbereichen. Die Biologie ist immer stärker auf die Genomik angewiesen und auf Biologen, die zu Bioinformatikern ausgebildet werden. TRANSISTOR leistete einen wesentlichen Beitrag zur Integration von Biologie und Bioinformatik und zur Ausbildung junger Biologen in der Genomforschung und Bioinformatik, um in der Genetik, Genomik und Bioinformatik die für Europa maßgebliche kritische Masse bereitzustellen.
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