Gene für das Pflanzenwachstum im Dunkeln
Das Licht hat einen erheblichen Einfluss auf Pflanzenwachstum und -physiologie, angefangen bei der Funktion als Lieferant für eine Energiequelle während der Photosynthese bis hin zu einer Funktion als „Umweltuhr“, über die die Pflanzen die Jahreszeit wahrnehmen. Pflanzen nehmen abgesehen von Umweltsignalen Lichtveränderungen über lichtsensible Pigmente wahr, die als Photorezeptoren bezeichnet werden. Diese tragen zur Regulierung des Wachstums und der Entwicklung bei. Unterirdisch gesäte Setzlinge bspw. wachsen stark nach oben, wenn sie jedoch die Erdoberfläche erreichen, ändert sich deren Entwicklung als Reaktion auf das wahrgenommene Licht. Das von der EU geförderte Projekt DARK GROWTH zielte darauf ab, derartige Regulatoren für das Pflanzenwachstum im Dunkeln zu ermitteln, wobei komplexe, durch Licht beeinflusste Netze bei diesem Vorgang entdeckt wurden. Die Forscher identifizierten Gene, die von einer Proteinklasse (als PIF bezeichnet) reguliert werden, welche das Wachstum im Dunkeln (Untergrund) fördern. Beim Kontakt mit Licht interagieren die Photorezeptoren (Phy) mit PIF-Proteinen, um von einem Wachstum im Dunkeln (gelb und dünn) auf ein Wachstum im Licht (breit und blühend) umzuschalten. Außerdem wurde festgestellt, wie PIF-Proteine Setzlinge regulieren, die unter Tag/Nacht-Bedingungen (Tageszeit) wachsen, indem Gene aktiviert wurden, die an einem Wachstum am Ende der Nacht beteiligt sind. Phy-Proteine unterdrücken das Wachstum, da sie PIF-Proteine als Bestandteil eines regulatorischen Phy/PIF-Netzes abbauen, welches ein optimales Wachstum als Reaktion auf verschiedene Lichtbedingungen sicherstellt. Die Untersuchung verdeutlichte, dass PIF-Proteine entscheidende Regulatoren für das Pflanzenwachstum sind, die Licht, Temperatur, zirkadiane Rhythmik und Hormonsignale sowie Keimung und Blüte integrieren. Da ein effizientes Pflanzenwachstum für die Landwirtschaft von großer Bedeutung ist, könnte die Projektarbeit Mechanismen ergeben, die zu einer verbesserten Pflanzenproduktion führen.
Schlüsselbegriffe
Lichtbedingungen, Pflanzenwachstum, Photorezeptoren, PIF-Proteine, Wachstumsregulatoren
