Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Die Funktion von Cytokinin bei der Regulation des Blühzeitpunktes

Description: Die fördernde Wirkung von Cytokinin auf die Blühinduktion wurde bereits kurz nach der Entdeckung dieses Pflanzenhormons vor mehr als 50 Jahren beschrieben. Allerdings blieben die molekularen Wirkmechanismen dieser Aktivität weitestgehend unbekannt, obwohl große Fortschritte im Verständnis des Metabolismus und der Signalübertragung des Hormons erreicht wurde. Das Ziel dieses Forschungsprojektes ist es, das Ausmaß und die Wirkmechanismen der Regulation des Blühzeitpunktes durch Cytokinin zu untersuchen. Die meisten Arbeiten werden mit Arabidopsis thaliana durchgeführt, aber die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf Raps (Brassica napus L.), in dem das Blühverhalten ein wichtiges Züchtungsziel ist, wird ebenfalls studiert. In einem ersten Projektabschnitt wird das Blühverhalten von Mutanten der meisten der ca.60 Cytokininmetabolismus- und -signalgene analysiert, um die funktionell relevanten Gene zu identifizieren. In Vorarbeiten konnten wir die Cytokininrezeptoren AHK2 und AHK3 sowie die Transkriptionsfaktoren ARR10 und ARR12 als zentral für die Cytokininwirkung ermitteln. Diese Analyse wird ergänzt durch die Untersuchung von Pflanzen mit einem gewebespezifisch veränderten Cytokininstatus, wobei das apikale Sproßmeristem, Blätter, Phloem und die Wurzel im Mittelpunkt stehen. Die Transkriptlevel bekannter Blühgene werden bei verschiedenen Tageslängen und nach einem Shift der Tageslänge zu induzierenden Bedingungen miteinander verglichen. Der Einfluß von Umweltparametern (Licht, Ernährung) auf die Wirkung von Cytokinin wird getestet, um zu verstehen, unter welchen Bedingungen sein Einfluß besonders relevant ist. Die Analyse von Transkriptomdaten hat zu Hypothesen über eine Rolle von Cytokinin als Modulator verschiedener Signalwege geführt, einschließlich der Regulation des Repressorgens ATC, miR156, miR172 und Interaktionen mit den Gibberellin- und Trehalose-6-Phosphatsignalwegen. Diese Hypothesen werden mit Hilfe genetischer und molekularer Ansätze weiter untersucht. Diese Analysen und die Identifizierung von Zielgenen von ARR10 und ARR12 soll die Aktivität von Cytokinin mit bekannten Komponenten der Blühregulation verbinden. Desweiteren wird ein genetischer Ansatz verfolgt, um Zugang zu den Wirkmechanismen von Cytokinin zu erhalten. Die fehlende Blühinduktion cytokinindefizienter Pflanzen kann durch dominante Suppressormutationen revertiert werden. Zusätzliche Mutanten, die spezifisch die Blühinduktion betreffen, sollen identifiziert und die mutierten Gene durch markergestützte Genkartierung kloniert werden. Zudem wird die Rolle von Cytokinin bei der Regulation des Blühzeitpunktes von Rapspflanzen mit einem gentechnisch veränderten Cytokininstatus untersucht. Diese Analyse sollte Aufschluß darüber geben, ob cytokininabhängige Mechanismen der Blühregulation in dieser wichtigen Kulturpflanze konserviert sind und sich als Züchtungsziel zur Modulation des Blühverhaltens eignen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Mutation ? Raps ? Genetik ? Kulturpflanze ? Licht ? Laubblatt ? Regulierung ? Veterinärmedizin ? Pflanzenwurzel ? Agrarwissenschaften ? Phytohormon ? Hormon ? Pflanze ? Forschungsprojekt ? Ernährung ? Organismen ? Stoffwechsel ? Forstwissenschaft ? Gen ? Genlokalisation ? Laub ?

Region: Berlin

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• Universität Berlin, Institut für Biologie, Lehrstuhl für Molekulare Entwicklungsbiologie der Pflanzen (Betreiber*in)

Time ranges: 2014-01-01 - 2025-06-30

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: The function of cytokinin in regulating flowering time
  Description: The promotive activity of cytokinin on flowering was already described soon after the discovery of this plant hormone almost fifty years ago. However, the molecular mechanisms underlying this activity remain elusive despite great progress in understanding the metabolism and signalling of the hormone. The objective of this research proposal is to study the extent and the molecular pathways by which cytokinin regulates flowering time. Most of this work will be done in Arabidopsis thaliana but the transferability to oilseed rape (Brassica napus L.), where flowering time is an important breeding target, will be studied as well. In a first part, a detailed study of the consequences of loss-of-function of most of the ca.60 cytokinin metabolism and signalling genes on flowering time will be performed to identify the functionally relevant genes. Our preliminary work has identified the cytokinin receptors AHK2 and AHK3 as well as the transcription factors ARR10 and ARR12 to play central roles in mediating cytokinin action. This analysis will be complemented by a study on the relevance of the cytokinin status of different tissues using transgenic plants with a tissue-specifically altered cytokinin status, focussing on the shoot apical meristem, the leaves, the phloem and the root. The investigation includes a comparison of the transcript levels of known flowering pathway genes under different day lengths and after a short day-to-long day shift. The influence of different environmental cues (light, nutrition) on cytokinin action in regulating flowering time will be tested to understand under which circumstances its role is particularly relevant. Mining of transcriptomic data has yielded several hypotheses about a modulatory role of cytokinin in known flowering pathways, including regulation of the flower repressor gene ATC, miR156, miR172 and interactions with the gibberellin and trehalose-6-phosphate pathways, which will be explored further by molecular and genetic approaches. These analyses and the identification of downstream targets of ARR10 and ARR12 aim to link the action of cytokinin to known components of flowering pathways. Furthermore, a genetic approach is chosen to obtain access to novel components regulating the action of cytokinin. Strong cytokinin deficiency causes lack of flowering under short days, which can be reversed by dominant gain-of-function mutants isolated from a suppressor screen. Novel mutants specifically affecting the flowering pathway should be identified and the respective genes cloned by a map-based approach. Finally, the role of cytokinin in regulating flowering in Brassica napus will be explored using transgenic lines with a genetically engineered cytokinin status in different tissues. This study should reveal whether mechanisms regulating flowering time have been conserved in this important crop plant and may be used as a breeding target to modulate its flowering behaviour. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1063595

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  http://www.flowercrop.uni-kiel.de/en (Webseite)

Status

Aktiv

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