Untersuchung der Hitzebelastung von Pflanzen
Eine mögliche Hitzebelastung ist ein entscheidendes Kriterium für den Anbauort von Nutzpflanzen, da sie großen Einfluss auf die Ernteproduktivität hat. Bislang wurde jedoch wenig getan, um die epigenetischen (nicht-genetischen Auswirkungen auf die Vererbung) und biochemischen Veränderungen, die in Blütenpflanzen aufgrund von Hitzebelastung vor sich gehen, besser zu verstehen. Im Rahmen des EU-geförderten Projekts 'Transgenerational epigenetic regulation of heat stress response' (TRANS-EPIGEN) wurden die epigenetischen Mechanismen von Hitzebelastung auf den Modellorganismus Arabidopsis thaliana untersucht. Zuerst wurden die verschiedenen Stadien von Blüte und Samenbildung von gesunden und durch Hitze belasteten Pflanzen verglichen. Die Untersuchung zeigte, dass Hitzebelastung alle Stadien der Entwicklung beeinflusst, und dass insbesondere die Bildung der Staubbeutelwände sowie die Meiose (Zellteilung für die geschlechtliche Fortpflanzung) betroffen waren. Ferner wurde aufgedeckt, dass durch Hitzebelastung die Bildung von multiplen mutterzellenartigen Megasporen-Zellen bewirkt wurde, welche sonst normalerweise in sich ungeschlechtlich fortpflanzenden Pflanzen, den sogenannten Apomikten, vorkommen. Molekulare Experimente zeigten, dass dieser Weg der epigenetischen Kontrolle unterliegt. Daneben wurde die Stärkeansammlung untersucht, da diese großen Einfluss auf die Samenbildung hat. Durch physiologische und molekulare Experimente wurde gezeigt, dass die Beziehung zwischen Stärkeaufbau und Blütenentwicklung weit komplexer ist als bisher angenommen. Die TRANS-EPIGEN-Studie hat zu unseren Kenntnissen über die epigenetischen und molekularen Auswirkungen von Hitzebelastung auf A. thaliana beigetragen. Die Ergebnisse leisten einen wichtigen Beitrag zur Erforschung von Hitzebeständigkeit von Nutzpflanzen.
Schlüsselbegriffe
Epigenetik, Hitzebelastung, Blüte, Samenbildung, Stärkeansammlung, Ernteproduktivität, Hitzebeständigkeit
