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Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Zusammenhang von Allelkombinationen und Blühzeitpunkt-Phänotyp in der Weinrebe

In der 1. Phase des SPP1530 Programms wurden mehrere QTL-Regionen identifiziert, die den Blühzeitpunkt in der Weinrebe kontrollieren. Erste Ergebnisse weisen auf einen additiven Effekt dieser Loci hin, die in sehr früher bzw. später Blüte resultieren. Um diese genomischen Regionen genauer einzugrenzen und zu analysieren, wird eine stark erweiterte Kreuzungspopulation für Weinreben zur Feinkartierung von QTL genutzt sowie die Hypothese getestet, dass eine bestimmte Kombination von QTL-Allelen und Haplotypen zu einer sehr frühen beziehungsweise späten Blüte führt. Das Projekt wird folgende Schritte beinhalten: (1) Die Nutzung der gesamten heterozygoten Genomsequenzen beider Elternpflanzen der Kreuzungspopulation als Basis für die Untersuchung haplotyp-spezifischer Allelexpression; (2) Identifizierung von Kandidatengenen durch Genotyping-by-sequencing (GBS) an vorselektierten Nachkommen und SNP-Analyse, (3) Charakterisierung ausgewählter Kandidatengene aus den QTL-Regionen durch allel-spezifische RNAseq-Experimente sowie (4) Vernetzung dieser Ergebnisse mit phänotypischen Daten für den Blühzeitpunkt von Nachkommen der Kreuzungspopulation sowie züchterisch relevanten Sorten. Kooperationen mit weiteren Forschergruppen aus dem SPP-Verbund werden zusätzliche Erkenntnisse liefern, z.B. durch die Phylotranskriptom-Analyse zum Zeitpunkt der Blühinduktion. Durch die präzise Vorhersage des Blühzeitpunkts können neue Zuchtlinien generiert werden, die an veränderte klimatische Bedingungen angepasst sind.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement

During evolution plants have coordinated the seasonal timing of flowering and reproduction with the prevailing environmental conditions. With the onset of flowering plants undergo the transition from vegetative growth to reproductive development. In agriculture, flowering is a prerequisite for crop production whenever seeds or fruits are harvested. In contrast, avoidance of flowering is necessary for harvesting vegetative parts of a plant. Late flowering also severely hampers breeding success due to long generation times. Thus, FTi (flowering time) regulation is of utmost importance for genetic improvement of crops. There are many new challenges for plant geneticists and breeders in the future (e.g. changing climate, need for higher yields, demand for vegetative biomass for bioenergy production), requiring novel approaches for altering the phenological development of a plant species beyond the currently available genetic variation. Changes in the expression of a single FTi regulator can suffice to drastically alter FTi. Exploiting the molecular fundament of FTi control offers new perspectives for knowledge-based breeding. Pleiotropic effects of FTi gene regulation beyond flowering time, such as yield parameters/hybrid yield were most recently demonstrated. This emerging field of research offers new possibilities for gaining insight into the very foundations of yield potential in crop plants. The Priority Programme aims to develop a functional cross-species network of FTi regulators for modelling developmental and associated (e.g. yield) characters in relation to environmental cues. Plant species with different phenological development will be investigated. Phylogenetic similarities can be used to infer similar functional interactions between FTi regulators in related crop species. Comparative analysis of FTi regulation among and between closely and remotely related species will identify distinct evolutionary paths towards optimisation of FTi in a diverse set of species and the branching points of divergence. Projects in this Priority Programme focus on genomic approaches to gain a comprehensive understanding of FTi regulation also in crops, which thus far have not been a major target of research. Another focus is on non-genetic cues regulating FTi and hormonal constitution and nutrient supply.

Südharzer Karstlandschaft Gebietsbeschreibung Landschafts- und Nutzungsgeschichte Geologische Entstehung, Boden, Hydrographie, Klima Pflanzen- und Tierwelt Entwicklungsziele Exkursionsvorschläge Verschiedenes

Die Karstlandschaft des Südharzes erstreckt sich harzrandparallel mit einer Länge von insgesamt 100 km und einer Breite zwischen 5-8 km. Die nördliche Grenze ist in etwa die Linie Rottleberode-Breitungen-Annarode, während im Süden die Ortschaften Roßla und Sangerhausen die Begrenzung darstellen. Westlich setzt sich der Karst nach Thüringen und auch nach Niedersachsen in einem schmalen Streifen fort. Aufgrund der hohen morphologischen Differenziertheit des Südharzes findet man eine reich gegliederte Landschaft vor. Die Zechsteinlandschaft im Zentrum des Südharzes ist stark strukturiert. Es treten größere Reliefunterschiede auf, wodurch dem Gebiet ein abwechslungsreicher Charakter verliehen wird. Morphologische Erscheinungen, so Auslaugungstäler, Durchbruchstäler und pleistozäne Verhüllungen, gliedern das Landschaftsbild. Die Fließgewässer erodierten das anstehende Gestein bzw. laugten die Täler selbst aus, wodurch steilere Hänge entstanden, die meist bewaldet sind. Karsterscheinungen wie Höhlen, Senken und Erdfälle bestimmen wesentlich das Bild der Zechsteinlandschaft. Karstquellen treten auf und verschwinden wieder in Ponoren. Markante Beispiele für die durch Laugprozesse gestaltete Landschaft sind der „Alte Stolberg“ zwischen Stempeda und Steigerthal und der „Episodische See“ bei Roßla (Bauerngraben). Für die Eigenart der Landschaft besonders kennzeichnend sind ausgedehnte Höhlensysteme, zum Beispiel die Heimkehle. Der „Alte Stolberg“ zieht Botaniker magisch an, weil hier atlantische und kontinentale Florenelemente aufeinandertreffen. Die Artenvielfalt ist enorm. Johannes Thal verfaßte schon 1577 bis 1580 unter dem Titel „Sylva hercynia“ das erste Verzeichnis wildwachsender Pflanzen des Harzes. Er lebte als Hofmedikus und Stadtphysikus in Stolberg. Heute findet auf Teilen des „Alten Stolbergs“ Gipsabbau statt. Südlich schließt sich die Buntsandsteinlandschaft an. Sie fällt nach Süden in das Helmetal ab, welches nicht mehr zum LSG gehört. Die Morphologie der Hügellandschaft führte zur Bildung von teilweise tiefen Erosionstälern. Mit der Neigung der Buntsandsteinlandschaft wandeln sich die Flächennutzungsformen. Während im Übergang zum Karstgebiet überwiegend Wälder stocken, wechseln diese weiter südlich in Streuobstwiesen, um schließlich zur Helmeniederung in Ackerflächen überzugehen. Das Gebiet um Lengefeld im Osten ist als plateauartige Buntsandsteinlandschaft ausgebildet. Zur Vielfalt und Eigenart der Landschaft des Südharzes tragen auch die Halden, Pingen und Stollenreste des historischen Kupferschieferabbaus bei. Der überwiegende Teil der historischen Bergbaustrecke ist heute längst verfallen. Im Neolithikum, etwa vor 7 000 Jahren, begann die Siedlungsgeschichte im Südharzer Raum. Die ersten siedelnden Menschen bauten in der Goldenen Aue Getreide an und hielten Haustiere. Aufgrund der Hochwassergefahr in der Aue lebten die Menschen bevorzugt an den Hängen des Südharzes. Die Schuttablagerungen gaben Material, das gut zur Herstellung von Waffen und Werkzeugen geeignet war. Die Gefäße für Lebensmittel und äähnliches bestanden aus Auenton beziehungsweise -lehm. In der späten Phase der Bronzezeit, vor zirka 4 500 Jahren, verstärkte sich die Siedlungstätigkeit. Vermutlich wurden die oberflächennahen Kupfervorkommen bereits genutzt. Die ältesten Anlagen im Gebiet, die Wallburgen auf dem Arnsberg und an der Queste bei Questenberg, wurden in der frühen Eisenzeit angelegt. Der Charakter der Anlage der Queste entsprach einer Volksburg und einem geschützten Kultplatz. Die natürlichen Voraussetzungen des Südharzes gaben den Menschen der Eisenzeit die Möglichkeit, Eisenerz zu gewinnen und zu verarbeiten. Sicher war dies der Beginn einer jahrhundertelangen Nutzung sowie der Entwicklung des Hüttenwesens am Südharzrand. Die am Rand des Karstgebietes gelegenen Siedlungen erwiesen sich als vorteilhaft und wurden beibehalten. Bennungen, Breitungen, Groß- und Kleinleinungen, Roßla und Hohlstedt stellen solche alten Siedlungsgebiete dar. Im 8.-10. Jahrhundert begann eine systematische Rodung der Wälder der südlichen Harzrandzone. Ackerbau wurde betrieben, Steinbrüche entstanden, die Verwendung von Gips als Baustoff begann. Diese Phase des inneren Landesausbaues setzte sich bis in das 13. Jahrhundert fort. In diese Zeit fiel auch die Anlage der Verkehrswege, wobei man sicher auch ältere Trassen nutzte. Nach dem Zerfall der königlichen Grundherrschaft entstanden eine Reihe von Feudalburgen, so bei Breitungen, Questenberg und Morungen. In der Landwirtschaft setzte sich die Dreifelderwirtschaft durch. Die Romanik hat bis auf wenige Denkmale kaum Zeugen hinterlassen. Aus der zeitlich folgenden Gotik sind es besonders sakrale Bauten, die erhalten geblieben sind. Der Bergbau auf Kupferschiefer und dessen Verhüttung sind seit dem 13. Jahrhundert urkundlich nachgewiesen. Eingewanderte Bergleute gingen dem ausstreichenden Kupferschieferflöz nach oder bauten den Eisenstein ab. Bedeutende Standorte waren in Rottleberode, im Breitunger Grund, in Wickerode, Bennungen, Großleinungen und Gonna. Mit dem Ende des Mittelalters um 1500 war bis auf wenige Ausnahmen die Gründung von Siedlungen abgeschlossen. Rund 50 % davon wurden im Laufe der Zeit wieder aufgelassen und bilden heute ein dichtes Netz von Wüstungen. Der Bergbau gewann mit Beginn der Neuzeit zunehmend an Bedeutung. Verbesserte Abbautechnologien ermöglichten das Vordringen in größere Tiefen und eine höhere Ausbeute der Abbaufelder. Die Nutzung der Wasserkraft ließ große Schmelzhütten entstehen, den nötigen Brennstoff lieferten die Köhler. Aus dieser Zeit stammen auch die Kunstteiche. Durch den Bergbau veränderte sich das Landschaftsbild erheblich. Halden mit schwermetallhaltigen Gesteinen und waldfreie Gebiete kennzeichneten den Raum, Tausende Pingen und Halden gaben auch einer veränderten Flora Lebensraum. Um 1800 klang die bergbauliche Tätigkeit ab und an ihre Stelle traten Holzverarbeitung und Leineweberei. Auch Ackerbau, Obstwirtschaft und Viehwirtschaft nahmen an Bedeutung zu. Wahrscheinlich waren es die Walkenrieder Mönche, die den Obstbau und den Weinbau in der Region einführten. Der Obstanbau entwickelte sich innerhalb von Jahrzehnten zu einer blühenden Kultur. Mitunter überwog er sogar die Feldwirtschaft. 1726 erließ der sächsische Kurfürst Friedrich August die erste Baumschutzverordnung. Besonders in der damaligen Grafschaft Stolberg-Roßla war man durch eine Reihe von Verordnungen ständig bemüht, diesen Erwerbszweig zu fördern. Um 1800 führte der Obstbauer Karl Kunze eine Gelbrote Herzkirsche ein. Sie wurde später nach ihm ”Kunzes Kirsche” benannt. Auf den Buntsandsteinböden drängten die Süßkirschen den noch vorhandenen Weinbau völlig zurück. Mitte der 60er Jahre des 20. Jahrhundert wurde der Obstbau stark ausgedehnt. Große Teile des Ackerlandes bepflanzte man mit Kirschen und Kernobst. Diese Blütezeit hielt bis 1990 an, danach begann eine intensive Rodung. Durch die Selbstüberlassung von vielen der Anbauflächen verwildern zum Teil die extensiv genutzten Streuobstwiesen. Gegen Ende des 19. Jahrhundert kam es zu einer kurzfristigen Wiederbelebung des Kupferschieferbergbaus. 1871 wurde der Röhrigschacht bei Wettelrode angelegt, um 1880 erfolgte auch bei Questenberg durch eine Gewerkschaft eine Wiederaufnahme des Bergbaus. Der drastische Verfall des Kupferpreises führte dazu, daß 1885 sämtlicher Bergbau des Südharzes zum Erliegen kam. Eine erneute Wiederaufnahme des Kupferschieferbergbaus erfolgte in diesem Jahrhundert. Ab 1940 wurde am Sangerhäuser Feld abgebaut. Das letzte Erz verließ im August 1990 diese Lagerstätte. Die Landschaft des Südharzes wird durch die vorkommenden Gipse und Anhydrite des Zechsteins gekennzeichnet. Diese Schichten liegen auf dem Schiefergebirge des Harzes bzw. auf Gesteinen des Rotliegenden und tauchen im Süden unter die Goldene Aue ab. Im Südharzer Zechsteingürtel werden alle Faziesglieder des Nordthüringer Zechsteins angetroffen. Die ältesten Schichten von Zechsteinkonglomerat, Kupferschiefer und Zechsteinkalk treten entlang der nördlichen Grenze an die Oberfläche. Es folgen darüber weitverbreitet Gips und Anhydrit. Die höheren Schichten von Dolomit, Auslaugungsrückständen (Aschen), Schluffen und Tonsteinen tauchen im Süden unter den Buntsandstein. Zum Zechstein werden auch die roten Schluffsteine des Bröckelschiefers gestellt, die früher zum Buntsandstein gehörten. Die Landschaft im Süden des Gebietes ist durch Formationen des Buntsandsteins gekennzeichnet, die durch ihre intensive rotbraune Gesteinsfarbe auffallen. Fließerden haben den Übergang des Zechsteins zum Buntsandstein häufig überformt. Der im LSG ausschließlich auftretende Untere Buntsandstein wird in zwei Formationen (Folgen) eingeteilt, die Calvörde Formation und die Bernburg Formation. Letztere beginnt mit der Rogensteinzone mit den typischen oolothischen Kalksteinbänken. Das Besondere des Südharzer Zechsteingürtels sind die Karsterscheinungen mit ihren verschiedenartigen morphologischen Bildungen. Karstprozesse sind an Gips- und Anhydritgestein und in weitaus geringerem Maße an Kalk- und teilweise auch Dolomitgestein gebunden. Darüber hinaus bestimmen klimatische Faktoren (Niederschlag) und geologische (Schichtung) die Ausbildung von Karsterscheinungen. Den Zechstein bilden Meeresablagerungen überwiegend löslicher und stark löslicher Gesteine: Salze, Anhydrit, Gips und Dolomit. Bestimmendes Element sind zum Teil großflächige Ausstriche stark verkarsteten weißen Gipssteins, die in dieser Mächtigkeit und Ausprägung in Deutschland sonst nicht wieder vorkommen. Die hohe Gesteinslöslichkeit von 2 g Gips in 1 Liter Wasser in Verbindung mit humidem Klima hat in geologisch äußerst kurzer Zeit eine Landschaft mit extremer Verkarstungsintensität und Vielfalt an Gipskarsterscheinungen geschaffen, die in Europa einmalig ist. Im Südharz kommen Formen des bedeckten und des unbedeckten Karstes vor. Als unbedeckter Karst werden die offen zutage tretenden Sulfatgesteine bezeichnet, die verkarstungsfähig sind. Demgegenüber steht der bedeckte Karst, der durch quartäre Sedimente oder andere nicht verkarstungsfähige Gesteine überdeckt ist. Der Begriff „unterirdischer Karst“ wird dann verwendet, wenn die Karstschichten von mächtigen Ablagerungen anderer Schichtenfolgen überlagert sind. Aufgrund der schnellen Löslichkeit der Sulfatgesteine können die Vorgänge der Verkarstung bedeutend rascher vor sich gehen. Typische Karsterscheinungen der Sulfatkarstlandschaft sind Auslaugungs- und Durchbruchstäler, Trockentäler, Gipsbuckellandschaften, Erdfälle und Dolinen, Ponore und Karstquellen sowie Höhlen. Der Karst liegt in den Bodenlandschaften der Berg- und Hügelländer aus nichtmetamorphen Karbonatgesteinen, speziell in der Gipskarstlandschaft und im sandlößbeeinflußten Buntsandstein-Hügelland des südlichen Harzvorlandes. Weite Verbreitung haben hier Pararendzinen aus skeletthaltigem Löß über Lehm- Fließerden aus Zechstein-Sedimenten und Pararendzinen aus skeletthaltigem Löß über Zechstein. Die Eigenschaften der Böden variieren mit der Lößmächtigkeit. An den Steilhängen der Schichtstufen sind Rendzinen aus Gips und in den Mulden der Dolinen stark humose Kolluvien entwickelt. Diese Böden sind u.a. auch Standorte wichtiger Trockenbiotope. Nach Süden schließt sich das sandlößbeeinflußte Buntsandstein-Hügelland des südlichen Harzvorlandes an. Hier kommen vor allem Pararendzinen und Parabraunerden aus Löß und Sandlöß über skeletthaltigem Lehm aus Sedimenten des Unteren Buntsandstein vor. Die Parabraunerden können teilweise auch stauvernässt sein. Es handelt sich hier um mäßig tondurchschlämmte, skeletthaltige, flach von skeletthaltigem Lehm unterlagerte Lößböden. Zu den wichtigsten wasserführenden Flüssen und Bächen des Südharzgebietes gehören die Hasel mit den Nebenbächen Wiepersbach und Kollbach, die Thyra, der Breitunger Bach und Glasebach, die Nasse, Gonna und Leine mit den Nebenbächen Erlbach, Molkenbach und Schönbach. Die Täler sind prägende morphologische Erscheinungen in der Landschaft und beim Kontakt mit Zechsteinschichten kommt es zu Karsterscheinungen im Bereich der Fließgewässer. So treten Versinkungen und Versickerungen auf, so beispielsweise am Glasebach und Hainröder Bach. Episodische Versinkungen und Versickerungen, wie sie am Krummschlachtbach, am Haselbach und teilweise an der Leine zu beobachten sind, können ebenfalls möglich sein. Als Durchbruchstäler mit teilweisem Wasserverlust sind Thyra, Nasse, Leine und Gonna bekannt. Dem hydrologischen Charakter nach entsprechen die Flüsse noch ganz den Mittelgebirgsflüssen mit hoher Geröllführung, unausgeglichener Wasserführung und häufigen, meist kurz andauernden Ausuferungen. Der Südharz bildet gemäß der Einteilung des Landes Sachsen-Anhalt in Grundwasserlandschaften eine eigene Grundwasserlandschaft, die ”Südharzer Karstlandschaft”. Das Grundwasser wird von den Karsterscheinungen beeinflußt. In Schlotten und anderen Hohlformen des Karstgesteins zirkuliert das Karstwasser im Gips und schafft geologische Orgeln. Dabei handelt es sich um einzelne oder meist mehrere nebeneinanderliegende, unterschiedlich geformte, steile Einsenkungen, die häufig durch nachbröckelndes Material wieder gefüllt werden. Höhlenseen und -flüsse werden durch die Fließgewässer gespeist, so wie die Thyra bei Hochwasserständen die Heimkehle im Alten Stolberg versorgt. An die Stelle der oberflächigen ist weitgehend die unterirdische Entwässerung getreten, auf ihrem Weg durch den Zechsteingürtel verlieren die Flüsse erhebliche Wassermassen. Die versunkenen Wassermengen durchfließen das Karstgebiet in unterschiedliche Richtungen und treten als Quellen wieder zutage. Weitere typische Karsterscheinungen sind episodische Seen, sogenannte Poljen, wie der Bauerngraben bei Roßla. Im Beckengrund am Fuß von Gipswällen bestehen hier Schlucklöcher (Ponore), die bei hohem Karstwasserspiegel als Speilöcher fungieren, die neben dem oberflächigen Zufluß das Seebecken mehrere Meter ansteigen lassen. Das Wasser verbleibt mitunter mehrere Monate im See, der dann wieder mehrere Monate oder gar Jahre trockenfällt. Klimatisch ist der Südharz dem Übergangsklima zum kühlfeuchteren Mittelgebirgsklima des Harzes zuzuordnen. Das jährliche Mittel der Lufttemperatur liegt zwischen 7°C bis 7,8°C, wobei im Januar ein Minimum mit -1,6°C und im Juli ein Maximum mit 16,5°C erreicht wird. Mit Annäherung an den Harz steigen die jährlichen Niederschlagsmengen von 600 mm rasch auf 700 mm an. Die potentiell natürliche Vegetation wird auf den Buntsandsteinböden durch einen Hainsimsen-Eichen-Rotbuchen-Wald vertreten. Er geht in höheren Lagen in einen Hainsimsen-Rotbuchenwald des Berglandes über. Die Kalkstandorte wären dagegen von Orchideen-Buchenwäldern bestimmt, die jedoch seltener anzutreffen sind. Besonders kennzeichnend ist der blütenreiche Frühjahrsaspekt dieser Wälder mit Schuppenwurz, Busch-Windröschen, Hain-Veilchen, Leberblümchen und andere. Zu den bemerkenswerten Arten zählen neben verschiedenen Orchideen auch Gefleckter Aronstab und Türkenbund-Lilie. Von der ursprünglich am Südharz herrschenden Laubwaldvegetation sind noch zahlreiche naturnahe Bestände erhalten. Für die Karstlandschaft typisch ist auf den Oberhängen und Gipsbuckeln der Karst-Buchenwald oder Seggen-Buchenwald. Charakteristisch für diese Wälder ist das Fehlen von Strauch- und Krautschicht. Sie gehen in Plateaulagen in reichere Buchenwälder über. Schluchtwälder treten an felsigen, meist nordexponierten Steilhängen der Zechsteinlandschaft auf. In ihnen herrscht ein kühles Klima, wodurch die Bestände meist moos- und farnreich sind. Zu den Pflanzenarten dieser Eschen-Bergahorn-Schluchtwälder gehören Echtes Lungenkraut, Gelber Eisenhut, Bären-Lauch, Hohler Lerchensporn, Gefleckter Aronstab, Hirschzunge und Wald-Sauerklee. Zu den schutzwürdigen Biotopen gehören neben den Wäldern die Trocken- und Magerrasen. Auf Gips, Kalk und Dolomit treten Kalkmagerrasen auf, die durch Arten wie Fieder-Zwenke, Zittergras, Zypressen-Wolfsmilch, Erdnuß-Platterbse, Braunrote Sitter, Fliegen-Ragwurz und Hauhechel vertreten werden. An ehemaligen Steinbrüchen und auf trockenen Gipsabhängen, so um Questenberg und südlich Hainrode, sind Kalk-Gips-Felsfluren, beispielsweise die Steinkraut-Blauschwingelflur, entwickelt, die seltenen Pflanzenarten Lebensraum bieten. Dazu zählen Blau-Schwingel, Berg-Steinkraut, Ebensträußiges Gipskraut, Frühlings-Fingerkraut, Sand-Grasnelke, Weißwurz, Hufeisenklee, Zittergras, Frauenschuh, Braunrote Sitter, Rotes und Weißes Waldvögelein, Fliegen-Ragwurz, Weiße Waldhyazinthe und Stattliches Knabenkraut. Der xerotherme Vegetationskomplex wird an geeigneten Standorten durch Trockengebüsche ergänzt, die sich aus Schlehe, Weißdorn und Rosen-Arten zusammensetzen. Auf einigen nicht wiederbewaldeten Bergbauhalden, beispielsweise östlich von Hainrode, kommt eine Schwermetall-Pflanzengesellschaft vor, die von seltenen Arten, wie Taubenkropf, Galmei-Grasnelke und Frühlings-Miere, gekennzeichnet ist. Die Landschaft besteht insgesamt aus abwechslungsreichen Biotopmosaiken. Die Karstgewässer mit Röhrichten und anderer Ufervegetation, Erlen-Eschen-Wälder der Bachtäler sowie Feucht- und Frischwiesen sind neben Streuobstwiesen und den genannten Wäldern zu finden. Die Pilzflora des Gebietes ist gut untersucht, so wurden im Gebiet insgesamt 750 Pilzarten festgestellt. Die Fauna des Südharzes weist einige Besonderheiten auf. Die zahlreichen Höhlen sind ideale Lebensräume für Fledermäuse, die mit mindestens 12 Arten vertreten sind. Dazu gehören Mausohr, Mopsfledermaus, Zwergfledermaus und Wasserfledermaus. Der Fledermausschutz besitzt deshalb im Südharz eine langjährige Tradition. Als weitere Säugetierart kommt die Wildkatze vor, sie hat im Südostharz eine der dichtesten Populationen Deutschlands. Siebenschläfer und Haselmaus gehören ebenfalls zu den gebietstypischen Säugetierarten. Letztere ist jedoch stark im Rückgang begriffen. In den Karstgewässern finden Lurche und Kriechtiere ihren Lebensraum. Es sind u.a. vier Molcharten, Feuersalamander, Geburtshelfer-, Knoblauch- und Kreuzkröte sowie Laubfrosch nachgewiesen. Die Ornithofauna ist mit weit mehr als 80 Arten im Gebiet vertreten. Zu den wichtigsten Brutvögeln gehören Uhu, Wanderfalke, Wespenbussard, Hohltaube, Gebirgsstelze, Weidenmeise, Pirol, Misteldrossel, Gelbspötter, sechs einheimische Spechtarten, Wasseramsel und Schwarzstorch. Die Thyra zählt zu den naturnahen Fließgewässern. Hier kommen Bachforelle, Elritze, Bachneunauge, Westgroppe, Schmerle und im Unterlauf auch Hasel vor. Die Trocken- und Halbtrockenrasen sind auch wichtige Lebensräume für Heuschrecken und Tagfalter, die ebenso wie Nachtfalter artenreich vertreten sind. Der Schutz dieser einmaligen Karstlandschaft ist das prioritäre Ziel. Das Gebiet zeichnet sich gegenüber anderen Karstgebieten dadurch aus, daß es sich um Sulfatkarst handelt, der in Mitteleuropa einzigartig ist. Die Landschaft weist eine reiche Naturausstattung auf und kann auf eine lange Besiedlungs- und Nutzungsgeschichte zurückblicken. So entstand eine historische Kulturlandschaft, die im Zusammenspiel von Mensch und Natur zu schützen und zu entwickeln ist. Das Land Sachsen-Anhalt plant deshalb, im Bereich der Karstlandschaft Südharz ein Biosphärenreservat der UNESCO auszuweisen. Die unterschiedlichsten Karsterscheinungen und die morphologischen Formen der Landschaft sind nachhaltig zu sichern, da sie einen hohen Seltenheitswert besitzen und sensibel auf jede Veränderung reagieren. Wasserverunreinigungen gelangen aufgrund der leichten Versickerungsmöglichkeit sehr schnell in den Grundwasserleiter. Weiterhin verhindert Gesteinsabbau die Verkarstungsprozesse, weil die Gipsrinde abgetragen wird. Die Neubildung von Gips aus Anhydrit dauert mehrere Jahrhunderte. Vegetationsbestände reagieren sensibel auf Nährstoffzufuhr und Flächennutzungsänderungen. Ein weiteres Problem sind Vermüllungen von Dolinen. Der Müll wird in die Gesteine hineingezogen und kann durch die Klüfte ins Erdinnere gelangen und dort beispielsweise das Grundwasser verunreinigen. Solche Eingriffe und Beeinträchtigungen des Naturhaushaltes müssen verhindert werden. Der Wechsel von Waldflächen und Offenlandbereichen ist zu erhalten. Der xerotherme Vegetationskomplex ist mit einer besonderen Eigenart und Vielfalt an Pflanzen- und Tierarten ausgestattet. Die Wiesen sind vor Gehölzsukzession zu schützen, um eine Waldentwicklung zu verhindern. Als Besonderheit des Gebietes sind die Streuobstwiesen zu betrachten. Der Obstanbau spielt in der Südharzlandschaft seit eh und je eine große Rolle. Ziel ist es, die Obstplantagen nach Möglichkeit nicht weiter zu intensivieren, sondern vielmehr auf extensive Bewirtschaftungsformen zu orientieren und die Streuobstwiesen als wertvolle Biotope zu erhalten und zu pflegen. Die Erschließung des Südharzes für den sanften, ökologisch ausgerichteten Fremdenverkehr ist Ziel der Tourismusentwicklung. Der bestehende Karstwanderweg bietet dazu gute Anknüpfungspunkte. Auf die Besonderheiten der Karstlandschaft ist durch eine intensive Öffentlichkeitsarbeit hinzuweisen, wobei auch die Empfindlichkeiten von Natur und Landschaft dargelegt werden müssen. Es sind jedoch nicht nur die Naturschönheiten, sondern auch die kulturellen Besonderheiten hervorzuheben. Heimkehle Die Heimkehle bei Uftrungen bietet dem Besucher einzigartige Einblicke in die Höhlenwelt des Karstgebietes. Schon 1357 wurde die Heimkehle erstmals erwähnt, systematische Untersuchungen fanden seit 1919 statt. Bereits 1921 wurde die Höhle zur Besichtigung freigegeben. Sie ist eine aktive Laughöhle im vergipsten Anhydrit, ein Zusammenhang zwischen Klüftung und Laugung ist deutlich erkennbar. Große tunnelartige Gewölbe charakterisieren die Heimkehle wie beispielsweise der Riesentunnel mit einer Länge von 120 m. Der größte Hohlraum ist der Große Dom mit 60x50 m Grundfläche und etwa 28 m Höhe. Die Höhlensohle liegt etwa 4,5 m unter der Sohle der übertägigen Vorflut. In niederschlagsreichen Jahreszeiten ist die Sohle vom Großen und Kleinen Dom mit Wasser bedeckt. Zahlreiche Seen mit beträchtlichen Tiefen deuten auf eine Fortsetzung der Höhle unter Wasser hin. An der Nordseite des Thyrasees ist ein bergwärts ziehendes Unterwasserportal zu sehen. Im Winter kommt es im Bereich des großen natürlichen Eingangs zur Vereisung des Heimensees und zur Eistropfsteinbildung. In den Jahren 1944/1945 wurde die Höhle durch den Einbau von Fertighallen für den Rüstungsbetrieb mißbraucht. Ein Ehrenmal im Kleinen Dom erinnert an die ermordeten KZ-Häftlinge, die dort unter unmenschlichen Bedingungen arbeiten mußten. Ein Teil der Heimkehle ist als Schauhöhle ausgebaut. Dort besteht nicht nur Möglichkeit, die Höhle mit ihren Naturgebilden zu bewundern, sondern man kann in einem Museum auch Wissenswertes über die Natur und Geschichte der Südharzregion erfahren. Bauerngraben Der Bauerngraben („Episodischer See“) ist eine bemerkenswerte Karsterscheinung. Er befindet sich zwischen Roßla und Breitungen. Erste urkundliche Erwähnungen über den See lagen bereits 1480 vor, aber erst 1953 erfolgten systematische Untersuchungen. Der Bauerngraben liegt am Südrand einer ausgeprägten harzparallelen Auslaugungssenke. Südlich wird er von einer Steilwand aus Hauptanhydrit begrenzt. Das Seebecken ist von Lockersedimenten bedeckt, die wahrscheinlich auf Stinkschiefer aufliegen. Eine 1972 durchgeführte Trockenbohrung bis 30 m im Ostteil des Sees durchteufte diese Lockersedimente des Seebeckens nicht. Im Bereich der Steilkante wird das Wasser über Ponore abgegeben. Ein Ponor befindet sich westlich des Seebeckens, er nimmt bei normaler Wasserführung den Glasebach auf. Weitere Ponore liegen östlich, sie sind durch Einmuldungen im Seebecken zu erkennen. Erdfälle und hangparallele Abrißspalten an der Steilwand des Anhydrits charakterisieren die Umgebung des Sees. Die Füllung des Seebeckens dauert meist nur wenige Tage, die Leerung stets mehrere Monate. In den Monaten Februar bis April setzt, bedingt durch den hohen oberflächigen Abfluß, die Füllung ein. Eine Periodizität zwischen gefülltem und leerem Seebecken ist nicht abzuleiten. Die maximale Wassermenge in dem 400 m langen und 100 m breiten Seebecken beträgt 240 000 m³. Die Wassertiefe erreicht dann im Westen etwa 12 m. Durch Färbversuche wurde nachgewiesen, daß ein Teil des Wassers südwestlich im Nassetal wieder austritt. Karstwanderweg Zwischen den Ortschaften Uftrungen und Pölsfeld verläuft der Karstwanderweg, der 1983 durch das Karstmuseum Heimkehle vorgeschlagen und eingerichtet wurde. Der Weg besitzt eine Gesamtlänge von 48 km und führt von der Heimkehle im Westen nach Pölsfeld im Osten. Mittels Wegweisern und Erläuterungstafeln wird der Besucher auf die verschiedensten Sehenswürdigkeiten des Südharzes hingewiesen. Von diesem Karstwanderweg aus kann man beispielsweise die Heimkehle, den Seeberg, das Diebeshöhlengebiet, den Bauerngraben, Questenberg und die Mooskammer besuchen. In den Karstwanderweg ist ein Bergbaulehrpfad eingebunden, der das Altbergbaugebiet zwischen Röhrigschacht-Wettelröder Kunstteich und Karolusschacht erschließt und erläutert. In Wettelrode ist am Röhrigschacht das Bergwerkmuseum eingerichtet, das den Bergbau hautnah erleben läßt. Gipssteinbrüche Im Südharz wurden bereits seit historischer Zeit Bodenabbau und Bergbau betrieben. Es befinden sich zahlreiche Gipssteinbrüche im Gebiet. Der Gips bildet nicht nur die Voraussetzung für die Südharzer Karstlandschaft, sondern besitzt auch als Baustoff große Bedeutung. Verwendung findet er als Marienglas, ein durchsichtiger, farbloser wasserklarer Gips, als Alabaster, der rein und weiß aussieht und als Fasergips, der weiß bis rötlich und faserig erscheint. Gips entsteht aus Anhydrit durch Wasseraufnahme. Dabei entsteht eine Gipsrinde, die den Anhydritkern umgibt. Im Hangbereich und in Zerrüttungszonen, in denen Wasser weiter in den Gesteinskörper eindringen kann, wird die Vergipsungsrinde etwa 30 mm stark. Auf dem Plateau ist sie entsprechend geringer entwickelt. Je nach dem zu fertigenden Endprodukt steht beim Abbau von Bodenschätzen Anhydrit oder Gips im Vordergrund. Das Interesse der Gipsindustrie ist stärker auf die Hangbereiche orientiert, der Gips wird dort abgebaut und der Anhydritkern bleibt stehen. Eine Vergipsung, also die Umwandlung von nunmehr wieder oberflächennah anstehenden Anhydrit in Gips dauert sehr lange, so daß Karsterscheinungen nur sehr allmählich wieder entstehen. Historisch betrachtet spielte der Gips schon vor Jahrhunderten eine Rolle, er wurde damals auch als ”schwefelsaurer Kalk” bezeichnet. Unter der Bevölkerung verbreitete sich der Begriff ”Kalk”, obwohl es sich um Gips und nicht um Kalk handelte. In historischen Karten findet man daher häufig Begriffe wie ”Kalkstraße”, ”Kalkofen” und ”Kalkberg”. Die Bergleute sprachen bei den aufgefundenen Gipshöhlen von ”Kalkschlotten”. Der abgebaute Gips wurde zur Mörtelbereitung und für die Herstellung von Estrichböden genutzt, wozu er gebrochen, gebrannt und gemahlen wurde. Anhydrit wurde als Baustoff für Häuser verwendet. Von besonderem Wert war das Marienglas, das als Schmuck Interesse fand. Marienglas kommt als sekundäre Kluftfüllung, aber auch als stratigraphischer Horizont im Werraanhydrit vor und ist eine durchsichtige reine Form des Gipses. Die Verzierung von Marienbildern gab dieser Mineralform ihren Namen. Andere alte Namen sind ”Fraueneis” und ”Gipsspat”, letzterer Begriff erlangte als Flurbezeichnung ”Spatberge” Bedeutung, woraus sich heute noch früherer Marienglasabbau ableiten läßt. Ein historischer Gipssteinbruch ist die ”Marienzeche” in Hainrode, deren Betrieb 1951 eingestellt wurde. Die Firma Schütze begann 1920 in der ”Kuhgrube” mit dem Abbau von Gips. 1936 kam die Familie Otto Wilhelm nach Hainrode und übernahm die Zeche, um dort Alabaster abzubauen. Die Lieferungen erfolgten bis nach Dresden und Düsseldorf. In gemahlener Form wurde das Material auch als Talkumersatz für die Dachpappenindustrie genutzt, wo es sich jedoch nicht bewährte. Die Mühle stand in Hainrode, wo Mahlsteine auf dem Grundstück Wilhelm noch heute daran erinnern. Es wurde in zwei Schichten zu 6 bis 20 Mann gearbeitet. Das Marienglas wurde zu kleinen Glimmerplättchen gebrochen, in Jutesäcke gefüllt und mit Fuhrwerken zur Eisenbahn nach Roßla gefahren. Im Krieg wurde die Erzeugung eingestellt und nach 1947 wieder aufgenommen. Heinz Wilhelm übernahm das Bergwerk und begann untertägig abzubauen. Von der sowjetischen Militäradministration erhielt er 1951 jedoch keinen Sprengschein mehr, so daß der Betrieb eingestellt wurde. Historische Gipssteinbrüche befanden sich an der Heimkehle, zum Beispiel der „Rothe Alabasterbruch“, der wohl der älteste Steinbruch sein soll, in den Seebergen bei Uftrungen, an der Kalkstraße zwischen Bösenrode und Rosperwenda, nördlich von Dittichenrode sowie auf zwei ”Spathbergen” an der Kalkstraße Uftrungen-Rosperwenda. veröffentlicht in: Die Landschaftsschutzgebiete Sachsen-Anhalts © 2000, Landesamt für Umweltschutz Sachsen-Anhalt, ISSN 3-00-006057-X zurück zur Seite LSG0032___

Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Koordinationsfonds

Das vorgeschlagene Projekt hat die Aufgabe, das Schwerpunktprogramm (SPP) 1530 'Flowering time control: from natural variation to crop improvement' zwischen 2014 und 2017 zu koordinieren. Dabei wird der Koordinator in enger Abstimmung mit dem Programmkomitee arbeiten. Darüber hinaus organisiert der Koordinator Themen/Technik-bezogene Treffen sowie Treffen junger Wissenschaftler. Dafür soll die Stelle der Projektmanagerin (PM) verlängert werden, um das vorhandene Portal zur Darstellung von Ergebnissen und Informationen des SPP aufrecht zu erhalten und zu pflegen sowie den Wissensaustauch zwischen den Gruppen zu unterstützen und das SPP in der Öffentlichkeit zu präsentieren. Dazu werden die in der ersten Phase eingerichteten web-basierten Inter- und Intranetforen weiter gepflegt. Der PM unterstützt den Koordinator bei der Organisation der Tagungen und speziellen Arbeitstreffen sowie bei der Organisation des internationalen Kongresses zum Ende der Laufzeit. Er hält Kontakt zu dem Wissenschaftlichen Beirat, dem Programmkomitee und den ausländischen (assoziierten) Partnern des SPP und ist für den Internetauftritt des SPP verantwortlich. Der PM unterstützt und koordiniert weiterhin die Aktivitäten der einzelnen Arbeitsgruppen und der integrativen Projekte. Dafür wird ein Budget für die Durchführung der Treffen, Reisemittel für SPP Mitglieder und assoziierte Partner zur Teilnahme an den jährlichen Treffen beantragt. Weiterhin werden SPP-Gruppen bei der Teilnahme an speziellen Arbeitstreffen unterstützt. Schließlich umfasst das Budget Mittel für die Unterstützung von jungen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern, damit sie ihre Projektarbeit und die Kinderbetreuung in Einklang bringen können.

Modellvorhaben: Erhaltung von umweltgeschaedigten Naturstein-Grabmalen auf der Grundlage neuester naturwissenschaftlicher Erkenntnisse im national wertvollen juedischen Friedhof An der Strangriede in Hannover

Die juedische Friedhof 'An der Strangriede' in Hannover stellt ein bedeutendes Kulturdenkmal dar. Er wurde im Stil der deutschen Neoromanik durch den juedischen Baustadtrat Edwin Oppler angelegt und in der Zeit von 1864 bis 1922 belegt. Der Friedhof 'An der Strangriede' gilt heute als wichtiges nationales Zeugnis aus der Bluetezeit des Deutschen Judentums. Die Grabmale aus der Reihe 93 werden im Rahmen des Projektes saniert. Sie waren akut gefaehrdet. Zahlreiche Grabmale waren bereits eingestuerzt oder es bestand Einsturzgefahr. Neben Schaeden durch Vandalismus waren vor allem schwarze Krusten und Salzablagerungen festzustellen, die auf Luftverschmutzungen und aufsteigende Grundfeuchte zurueckzufuehren sind. Ziel des Foerderprojektes unter fachlicher Begleitung und Organisation des Norddeutschen Zentrums fuer Materialkunde von Kulturgut und des Niedersaechsischen Landesamtes fuer Denkmalpflege ist der Erhalt der 64 besonders gefaehrdeten Grabmale der Reihe 93 auf Grundlage neuester naturwissenschaftlicher und restauratorischer Erkenntnisse. Grundlage fuer die Sanierung ist die Analyse und Dokumentation der Schadensbilder nach modernsten zerstoerungsfreien Verfahren der Zustandserfassung. Zum Einsatz kamen beispielsweise Ultraschalluntersuchungen und Mikrowellenmessungen zur Feuchteaufnahme. Die Moeglichkeiten und Grenzen der Verfahren wurden untersucht sowie Aufwand und Nutzen abgeschaetzt. Die Bestimmung der Wasseraufnahme mit Karstenschen Pruefroehrchen und die Ultraschall-Messungen waren besonders aufschlussreich. Auf Grundlage der Untersuchungen wurde ein differenzierter Massnahmenplan entwickelt und kontrolliert umgesetzt. Die Sanierung erfolgte durch mittelstaendische Unternehmen. Die Schmalstieg GmbH aus Grossburgwedel fuehrte die wesentlichen Arbeiten aus. Weitere spezialisierte Unternehmen wurden bei speziellen Aufgaben beteiligt. So wurde beispielsweise das extrem geschaedigte Relief mit einer Darstellung der von Edwin Oppler gebauten Synagoge aus dem Grabmal Oppler durch Laserverfahren gereinigt. Die anschliessende Konservierung des Kalksteinreliefs erfolgte durch eine Acrylharz-Volltraenkung. Am Grabmal Bertha Koenigswarter erfolgte die Reinigung in besonders schwierigen Teilbereichen durch die Bauhuette Naumburg GmbH ebenfalls mit moderner Lasertechnik. Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens liegt auch in den - im Vergleich zu chemischen Reinigungsmitteln - geringeren Umweltbelastungen in der Anwendung. Durch die systematische Vorgehensweise erfolgt eine optimale Restaurierung der Grabmale. Die gefaehrdete Substanz wird erhalten und nach modernsten Verfahren konserviert und restauriert. Auf dem juedischen Friedhof 'An der Strangriede' werden national bedeutende Grabmale aus der Bluetezeit des deutschen Judentums nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen restauriert. Durch die Zusammenarbeit von Wissenschaft und Handwerksbetrieben auf Grundlage von detaillierten Voruntersuchungen kommen optimierte Technologien und ...

Entwicklung von molekularen Markern für die Züchtung klimaangepasster Kern- und Steinobstsorten mit spätem Blühbeginn

Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Genetic Dissection of Flowering Time in Wheat by High-density Genome-wide Association Mapping

Wheat (Triticum aestivum L.) is grown worldwide and is one of the most important crops for human nutrition. Einkorn wheat (Triticum monococcum) is a diploid relative of bread wheat and both have the A genome in common. The timing of flowering is of major importance for plants to optimally adjust their life cycle to diverse environments. QTL mapping studies indicated that flowering time in cereals is a complex trait, which is controlled by three different pathways: vernalization, photoperiod and earliness per se. In wheat, high-resolution genome-wide association mapping is now possible, because of the availability of a high density molecular marker chip. The main goal of the proposed project is to investigate the regulation of flowering time in wheat using a genome-wide association mapping approach based on a novel high-density SNP array. In particular, the project aims to (1) investigate the phenotypic variation of flowering time of bread wheat and Einkorn wheat in response to environmental cues in multilocation field trials, (2) study the effects of Ppd alleles on flowering time in a candidate 3 gene approach, (3) determine the genetic architecture of flowering time in a high-density genome-wide association mapping, and (4) investigate the plasticity of the genetic architecture of flowering time in wheat by a comparison between bread wheat and Einkorn wheat.

Entwicklung einer numerischen Pollenflugvorhersage

Die Zahl der von Pollenallergien Betroffenen ist in den letzten Jahren gestiegen. Nach Angaben des Deutschen Allergie- und Asthmabundes e. V. leiden 16 % der deutschen Bevölkerung unter einer Pollenallergie, Tendenz steigend. Vor allem die Pollen der Frühblüher (Hasel, Erle, Birke) sowie Gräser- und Kräuterpollen (Beifuß, Ambrosia) gehören zu den Hauptauslösern einer Pollenallergie. Allergische Reaktionen können unbehandelt zu chronischen Beschwerden und Erkrankungen führen (allergische Rhinitis, Asthma bronchiale). Damit verbunden sind steigende medizinische Kosten, Verringerung der Leistungsfähigkeit und Einschränkungen in der Lebensqualität. Eine gezielte Medikation kann dabei helfen, die allergischen Beschwerden zu begrenzen. Dazu sind Informationen über den zu erwartenden Pollenflug notwendig. Räumlich höher aufgelöste Pollenflugvorhersagen sowie die Vorhersage von Ferntransport (z.B. Ambrosia) können mit dem Ausbreitungsmodell COSMO-ART bzw. ICON-ART gerechnet werden. COSMO-ART und ICON-ART sind online gekoppelte Modelle, die für die Ausbreitung von Aerosolpartikeln und reaktiven Gasen am KIT entwickelt wurden. Die Pollenflugmodellierung umfasst pflanzenbiologische Prozesse (z.B. Blühbeginn) sowie atmosphärische Prozesse (z.B. Transport, Sedimentation).

Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Zur Temperatur-abhängigen Kontrolle des Blühzeitpunkts durch den Gibberellin-Signalweg und Interaktionen zwischen DELLA Proteinen und APETALA1/VRN1 MADS-Box-Faktoren

Die Temperatur ist ein wichtiger Umweltreiz für die Kontrolle des Blühzeitpunkts bei Pflanzen. In Arabidopsis bewirkt Kälte eine Verzögerung des Wachstums und der Blühinduktion und auf molekularer Ebene führt Kälte zur Akkumulation von DELLA Proteinen, zentralen Repressoren des Wachstums und der Blühinduktion aus dem Gibberellin (GA)-Signalweg. Die DELLA-Abundanz reagiert ziemlich rasch auf Veränderungen der Temperatur und die Effekte der DELLA-Akkumulation können durch GA (Behandlungen) wieder aufgehoben werden. Wir haben kürzlich gezeigt, dass der Arabidopsis MADS-Box Transkriptionsfaktor APETALA1 (AP1) durch direkte Interaktionen mit DELLA Proteinen reprimiert wird. Des Weiteren haben wir Hinweise darauf, dass erhöhte Mengen an AP1 Expression auf molekularer Ebene für die frühe Blüte zweier Arabidopsis-Accessionen in kalten Temperaturen sind. Wir möchten nun die Hypothese testen, dass die erhöhten Mengen an AP1 die inhibitorischen Effekte der DELLA Repressoren in kalten Temperaturen aufheben. Zweitens möchten wir testen, ob das AP1-DELLA regulatorische Modul auch in Getreiden konserviert ist. Bei der Gerste und im Weizen sind die VERNALIZATION1 (VRN1) Proteine, die nächsten Orthologen von Arabidopsis AP1, zentrale Regulatoren der Blühinduktion. Wir möchten daher testen, ob VRN1 aus der Gerste und dem Weizen auch mit den DELLA Proteinen aus diesen beiden Species interagieren können und ob die Kontrolle des Blühzeitpunkts in Antwort auf Temperatur und GA von dieser Interaktion abhängig ist.

Schwerpunktprogramm (SPP) 1530: Flowering time control: from natural variation to crop improvement, Metabolit-Regulation von Cryptochrom 2 Aktivität und Blühzeitpunkt

Der UV-A/Blaulichtrezeptor Cryptochrom 2 (cry2) spielt eine zentrale Rolle bei der photoperiodischen Blühinduktion. Wichtige Komponenten der Signalleitung von cry2 sind mehrere nah verwandte bHLH Transkriptionsfaktoren (CIB1, CIB2, CIB4, CIB5), die Blaulicht-abhängig an cry2 binden, als Heterodimere an nicht-kanonische E-Box Motive in der Promotorregion des FLOWERING LOCUS T (FT) Gens binden und hierdurch die Expression dieses zentralen Blühgens induzieren. Weiterhin interagiert cry2 im Blaulicht mit SPA-Proteinen und inhibiert damit die Aktivität der E3 Ubiquitin Ligase CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENESIS 1 (COP1), die maßgeblich am Abbau des FT-Transkriptionsaktivators CONSTANS (CO) beteiligt ist. Wir haben gezeigt, dass der FAD-Chromophor im signalaktiven Zustand von cry2 in der neutralen Semichinonform vorliegt und die Bildung dieser Form durch Metabolite wie ATP und NADPH verstärkt wird. Gerichte und strukturbasierte Mutagenese von CRY2 lieferte Hinweise darauf, welche Aminosäuren für die Metabolit-Kontrolle erforderlich sind. Diese Information soll genutzt werden, um die Rolle dieser Metabolite bei der photoperiodischen Blühinduktion aufzuklären. Geplant ist hierfür die Expression entsprechender cry2 Allele in planta und die Analyse der generierten Pflanzenlinien hinsichtlich Blühverhalten, FT-Expression und Interaktion mit down-stream Komponenten. Diese Untersuchungen sollen durch in vitro Studien mit rekombinanten Proteinen komplettiert werden. Im Gegensatz zum Wildtyp Allel von cry1 induziert die cry1L407F Mutante gesteigerte Expression von CO und FT sowie frühes Blühen im Kurztag. In vitro Analysen zeigten ein tryptisches Spaltmuster von cry1L407F im Dunkeln, welches dem von Wildtyp cry1 im Blaulicht entspricht. Das geplante Vorhaben soll klären, ob cry1L407F die gleichen Komponenten wie cry2 für die Induktion von FT nutzt. Hierfür sind Analysen der cry1L407F Mutante im cib1/cib2/cib5 Hintergrund sowie Interaktionsstudien mit cry2 Partnern geplant. Direkte Zusammenarbeiten ergeben sich mit den Vorhaben von Christian Jung (Blühkontrolle bei Beta vulgaris) und Markus Schmid (Regulation des Blühzeitpunkts durch Trehalose-6-P).

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