Wie zirkadiane Rhythmen die Pflanzenentwicklung beeinflussen
In Pflanzen wurden mehrere Gene und Proteine identifiziert, die eine Rolle bei der Regulierung der zirkadianen Uhr spielen. Allerdings ist die komplexe Funktionsweise dieses Mechanismus noch nicht vollständig verstanden. Verschiedene Daten weisen darauf hin, dass das GIGANTA (GI)-Protein eine wichtige Funktion bei der Regulierung der pflanzlichen Entwicklung spielt und sogar Ergebnisse wie die photoperiodische Blüte steuert. Die Expression des GI-Proteins folgt einem zirkadianen Rhythmus und erreichte am Abend ihren Höhepunkt. Das Projekt "Analysis of natural-genetic variation controlling the timing of Gigantea expression in Arabidopsis" (Diversity of rhythms) will die Regulatoren der GI-Expression identifizieren. Genauer gesagt hoffte das mit Mitteln der EU geförderte Team, die molekulare Basis zu bestimmen, die zu den Unterschieden im Hinblick auf den Zeitpunkt der GI-Expression zwischen Arabidopsis-Ökotypen (Akzessionen) führen. Die Forscher versuchten dies mithilfe der natürlichen genetischen Variation bei den Akzessionen der Arabidopsis thaliana zu erreichen. Mit diesem neuartigen Ansatzes könnten Informationen zu den Prozessen erlangt werden, die zur Variation in der Natur führten. Die Projektpartner konzentrierten sich darauf die Quantitativen Trait Loci (QTL) bei der Steuerung der GI-Expression zu erfassen. Weiterhin wollen sie das Gen von mindestens einem dieser QTL isolieren, um die Faktoren zu enthüllen, die die Änderung des Zeitpunkts der GI-Expression beeinflussen. QTL sind DNA-Stränge, die die Gene zu einem quantitatives Merkmal enthalten oder mit diesen verknüpft sind. Ein weiteres Ziel war die Charakterisierung der Funktion der identifizierten GI-Regulatoren. Forscher transformierten 85 Akzessionen von Arabidopsis mit einem GI Luciferase Transgen. Zwei Linien, die mit der mit Arabidopsis-Mutanten-Linie Columbia (Col) gekreuzt wurden, wiesen große Unterschiede im Zeitpunkt der GI-Expression auf. Ein weiterer Erfolg war die Entdeckung eines QTL, das die Variationen der GI- Peak-Zeit zwischen den Ökotypen erklärt. Experimentelle Daten deuten darauf hin, dass die Unterschiede der GI-Expression in natürlichen Ökotypen durch eine vielfältige und komplexe genetische Basis bedingt sind. Natürliche genetische Variation in der Genexpression, wie sie durch das Timing der circadianen Uhr der Pflanze reguliert wird, ist für das Verständnis wichtig, wie Pflanzen sich an das Wachstum in verschiedenen Breitengraden sowohl in freier Wildbahn als auch in der landwirtschaftlichen Praxis anpassen.
