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Blühende Pflanzen

Proteinaktivität kontrolliert Blütenbildung

Nach einem kalten Winter zeigen blühende Pflanzen den Beginn des Frühlings an. Viele Pflanzen brauchen die vorangegangene Kälte, um Knospen zu bilden und zu blühen. Durch die Kälteperiode wissen sie, dass der Winter vorüber ist. Allerdings blühen nur ältere Pflanzen unter diesen Bedingungen, während sehr junge Pflanzen oft nicht auf die Kälteeinwirkung reagieren. Forscher des Max-Planck-Instituts für Pflanzenzüchtung in Köln haben untersucht, wie das Alter der Pflanzen deren Empfänglichkeit für Winterkälte beeinflusst. Den Forschern zufolge bestimmt die Aktivität des Proteins SPL15 das Alter, in dem mehrjährige Pflanzen in Kälte blühen. Einjährige Pflanzen bilden dieses Protein ebenfalls, können aber auch unabhängig davon blühen, wenn die Tage länger und wärmer werden. Auf molekularer Ebene ist es unterschiedlich geregelt, wann ein- und mehrjährige Pflanzen zu blühen beginnen. Durch die Übertragung eines einzelnen Gens von einer mehrjährigen auf eine einjährige Art konnten die Forscher das Blühverhalten grundlegend verändern.

Die Strategien von Pflanzen, sich zu vermehren, sind sehr unterschiedlich. Einjährige Pflanzen sind kurzlebig und beginnen bei passenden Umweltbedingungen wie warmen Temperaturen und günstiger Tageslänge schon kurz nach der Keimung zu blühen. Mehrjährige Pflanzen hingegen durchlaufen in ihrem Leben zahlreiche Blühperioden und müssen daher mit ihren Ressourcen haushalten. Nach der Keimung folgt zuerst eine vegetative Jugendphase, in der die Pflanze wächst und Reserven anlegt. Um Blühen zu können, müssen viele mehrjährige Pflanzen eine Kälteperiode durchlaufen, die den Prozess des Blühens einleitet. Jedoch setzen nur ältere mehrjährige Pflanzen in der Kälte Knospen an, Pflanzen, die sich noch in der Jugendphase befinden, bilden dagegen keine Blüten.

George Coupland und sein Team am Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtung erforschen, wie das Alter der Pflanzen das Blühen beeinflusst. Dafür vergleichen sie das Verhalten von einjährigen und mehrjährigen Pflanzen und untersuchen, wie die mehrjährige Alpen-Gänsekresse (Arabis alpina) die Blüte nach der Winterkälte verzögert, bis die Pflanzen einige Wochen alt sind.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Gänsekresse nur während der Kälte Blütenknospen entwickelt und dass dies abhängig von der Aktivität des Proteins SPL15 ist. Eine doppelte Kontrolle der SPL15 Aktivität stellt sicher, dass nur ältere Pflanzen nach Kälteeinwirkung blühen. Die erste Kontrolle erfolgt über das Protein PEP1, das die Produktion des SPL15-Proteins unterdrückt. Während einer längeren Kälteperiode wird PEP1 unterdrückt und kann so die Produktion des SPL15-Proteins nicht mehr hemmen. Unter Kälteeinwirkung ist das Protein SPL15 in den Pflanzen also aktiv und löst die Bildung von Blütenknospen aus. {…}

Vollständige Quelle: MPIPf