“Bud Bank” – ein Vorrat für die Zukunft

Haben Sie sich schon mal gefragt, warum man manche Pflanzen jedes Jahr pflanzen muss, während andere Pflanzen von alleine Jahr für Jahr Blüten und Früchte produzieren?
Pflanzen, die man jedes Jahr von neuem pflanzen muss, nennt man einjährige Pflanzen (z.B. Erbsen). Diese Pflanzen keimen aus Samen, wachsen, blühen, produzieren wieder neue Samen und sterben innerhalb einer Vegetationsperiode.
Pflanzen, die viele Jahre hintereinander bestehen nennt man dagegen mehrjährige Pflanzen (z.B. Apfelbäume). Mehrjährige Pflanzen können unter günstigen Bedingungen durchgängig wachsen, unter ungünstigen Bedingungen können sie aber auch ihre Blätter ablegen und sogenannten Ruheknospen (eng. „buds“) bilden, die auch raue Bedingungen überdauern können. In der darauf folgenden Wachstumsperiode können sich solche Knospen zu Sprossen entwickeln, wodurch das Wachstum wieder aufgenommen werden kann und der Kreislauf beginnt von Neuem.
Knospen spielen daher eine wichtige Rolle für den Lebenszyklus mehrjähriger Pflanzen. Deswegen ist es von großer Bedeutung zu verstehen, wie sich diese entwickeln.

Knospen entwickeln sich meist au seiner Gruppe von pluripotenten Zellen, die sich in den Blattachseln befinden und “Achselmeristeme” genannt werden. Diese Meristeme lösen die Bildung von Blattanlagen und einer Knospe aus, die entweder in eine Ruhephase gehen kann oder direkt zu einem Seitentrieb heranwachsen kann.

In manchen Nutzpflanzen sind Seitentreibe aber unerwünscht. Bei der Produktion von Gewächshaustomaten z.B. werden diese Seitensprosse von Hand entfernt, um größere Früchte zu erhalten (Ausgeizen).
Bei anderen Arten wie z.B. Reis und Gerste führt ein Zuwachs an Seitentrieben zu einer Erhöhung des Ernteertrags. Um die Anzahl an Seitentrieben in Nutzpflanzen steuern zu können, muss man genau wissen, welche Gene die Bildung von Achselmeristemen regulieren.

Unsere Forschung beschäftigt sich hauptsächlich mit den Mechanismen, die die Bildung von Achselmeristemen in Modellpflanzen wie Arabidopsis und Arabis alpina steuern. Ziel ist es, die Sprossarchitektur von Nutzpflanzen und damit auch den Ertrag zu verbessern.

Im Rahmen von CEPLAS möchten wir verstehen, wie die Initiation von Achselmeristemen im Lebenszyklus der mehrjährige Pflanze Arabis alpina funktioniert. Unsere wichtigsten Fragestellungen sind dabei:

  • Wann werden im mehrjährigen Lebenszyklus Knospen produziert die in der Ruhephase verbleiben?
  • Wie ähnlich oder wie verschieden sind die Muster der Genexpression in Achselmeristemen an unterschiedlichen Positionen an der Pflanze
  • Welche Gene regulieren die Bildung von Achselmeristemen während der Sprossentwicklung in Arabis alpina?

Die Erkenntnisse die in diesem Projekt erlangt werden, könnten dann genutzt werden um die Architektur und den Ertrag zu verbessern.

Beitrag von Udhaya Ponraj, Max-Planck-Institut für Pflanzenzüchtungsforschung, Köln

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Planter’s Punch

Unter der Rubrik Planter’s Punch wird jeden Monat ein bestimmter Aspekt des CEPLAS Forschungsprogramms vorgestellt. Alle Beiträge werden von Mitgliedern der Graduiertenschule und des Postdoc Programms erstellt.

Vollständig entwickelte Achselknospe

Heinrich Heine University
University of Cologne
Max Planck Institute for Plant Breeding Research
Forschungszentrum Jülich