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Wie Pflanzen wissen, wann sie blühen sollen und müssen

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Dank der Schaumkresse (Arabidopsis) haben Forscher herausgefunden woher Pflanzen wissen, wann es Zeit ist zu blühen: Es liegt an bestimmten Proteinen. Das Wissen über diesen Mechanismus soll helfen Nutzpflanzen wie Reis und Getreide effektiver anbauen zu können.


Foto: Blüten der Arabidopsis

Nützliche Manipulation der Blühindikation von Pflanzen

Pflanzen wissen automatisch wann sie blühen müssen. Diese Fähigkeit den geeigneten Zeitpunkt zu erkennen ist ihnen genetisch gesichert. Internationale Forscher versuchen bereits seit Jahrzehnten herausfinden, welche Gene für diese Blühinduktion verantwortlich sind. Leiter einer aktuellen Studie (siehe Science 25. Mai 2012), der Arabidopsis hinsichtlich ihrer Blühindikation erforscht ist Takato Imaizumi, ein Biologieprofessor von der Universität Washington. Er sieht in der Erforschung der Blühindikation die Chance den Blütezeitpunkt einer Pflanze zu manipulieren. Damit ließen sich Ernteerträge steigern, in dem die Blüte vorverlegt oder aber auch hinausgezögert werden kann. Gerade für die Getreideernte könnten die Erkenntnisse gewinnbringend sein. Aber nicht nur für Ernährungszwecke ist die Erforschung der, für das Blühen erforderlichen Gene relevant: Auch für Biokraftstoffe ließen sich entsprechend höhere Ernteerträge erzielen, wenn man Blütezeit konkret planen könnte.

Protein FKF1 als Blüteindikator

Bereits 2007 hatten Forscher des Imperial Colleges in London herausgefunden, dass ein spezielles Protein in den Blättern gebildet wird (Science Online, 20. April 2007). Dieses FLOWERING LOCUS T-Protein, auch kurz als FT-Protein bezeichnet, wandert bis in die Triebspitzen und löst an dieser Stelle die Blütenbildung aus. Dass Pflanzen zur richtigen Jahreszeit blühen, gewährleisten molekulare Lichtsensoren. Sie messen die Tageslänge und können so Unterscheide zwischen den einzelnen Jahreszeiten erkennen. Im Frühling, wenn die Tage länger werden, sendet ein Botenstoff ein Signal aus, dass die Blütenbildung auslöst. Die Schlüsselrolle für diesen Mechanismus wird im Protein FKF1 gesehen, dass Imaizumi in der aktuellen Studie erforschte. Laut Imaizumi wird FKF1 am späten Abend ausgeschüttet. An kurzen Tagen in der kalten und dunklen Jahreszeit kann es nicht aktiviert werden, weil es ein Fotorezeptor ist, der allein durch Sonnenlicht aktiviert wird. An längeren Tagen macht sich der Fotorezeptor das Sonnenlicht des späten Abends zu Nutze und aktiviert, unter Hilfe des FT-Proteins, den Blühmechanismus.

Zirkadianer Rhythmus der Pflanzen

Der Biorhythmus der Pflanze hilft zwischen kurzen und langen Tagen zu unterscheiden. Mit Hilfe dieses Systems unterscheidet die Pflanze zwischen den einzelnen Jahreszeiten und erkennt, wann Zeit für die Blüte ist aber auch wann sie sich reproduzieren muss. Diese neuen Erkenntnisse wurden mit der Modellpflanze Arabidopsis gewonnen, die aufgrund ihres einfachen Aufbaus häufig für genetische Forschungen verwendet wird. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen weiter auch an Tieren erforscht werden. Auch wenn dort die Proteinzusammensetzung eine andere ist, erwarten sich die Forscher ähnliche Prinzipien, um beispielsweise Legehühner oder Fischzüchtungen ertragreicher zu gestalten.

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