Teilprojekt C04: Regulation der Blühinduktion durch temperaturabhängiges Spleißen

Leitung:

PD. Dr. Markus Schmid

Max Planck Institut für Entwicklungsbiologie

Abt. Molekularbiologie

Spemannstraße 35-39, 72076 Tübingen

Tel 07071 - 601 1413

Fax 07071 - 601 1412

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Zusammenfassung:

Der Zeitpunkt, zu dem eine Pflanze das Blühen induziert, entscheidet maßgeblich über ihren reproduktiven Erfolg. Aus diesem Grund haben Pflanzen ein komplexes regulatorisches Netzwerk entwickelt, das die Umwelt kontinuierlich überwacht und in Abhängigkeit von äußeren Faktoren wie Licht und Temperatur den optimalen Zeitpunkt der Blühinduktion bestimmt. Die Fähigkeit, das Blühen zeitlich flexibel einzuleiten, kann in einer sich ständig ändernden Umwelt für den Erfolg einer Art entscheidend sein. So gesehen handelt es sich bei der Regulation des Blühens in Abhängigkeit von Umweltfaktoren um einen plastischen Entwicklungsprozess, der eine stark adaptive Bedeutung haben kann. Von besonderem Interesse ist in diesem Zusammenhang die Fähigkeit von Pflanzen auf sich ändernde Umgebungstemperaturen zu reagieren; diese können, anders als zum Beispiel die jährlich wiederkehrende Schwankungen der Tageslänge, nur eingeschränkt antizipiert werden. Auch es ist gegenwärtig nicht klar, in welchem Umfang Pflanzen in der Lage sein werden, auf globale Klimaänderungen zu reagieren. Es stellt sich die Frage, welche genetischen Eigenschaften darüber entscheiden, inwieweit eine Art sich an sich ändernde Umweltbedingungen anpassen kann. Untersuchungen in Arabidopsis thaliana haben gezeigt, dass der MADS-Transkriptionsfaktor FLOWERING LOCUS M (FLM) an der Regulation des Blühzeitpunkts in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur beteiligt ist. Interessanterweise wird das FLM Transkript temperaturabhängig alternativ gespleißt, wobei unserer Vorarbeiten gezeigt haben, dass zwei Spleißvarianten, FLM-b und FLM-d, den Blühzeitpunkt in entgegengesetzter Weise beeinflussen. Im Rahmen dieses TP werden wir der Frage nachgehen, inwieweit temperaturabhängiges alternatives Spleißen in Arabidopsis thaliana zur Regulation des Blühens und somit zur Adaption an verschiedene Standorte beiträgt. Zu diesem Zweck werden das Ausmaß des temperaturabhängigen alternativen Spleißens transkriptomweit mittels RNA-seq bestimmen. Darüber hinaus werden wir mit FLM pre-mRNA und FLM Protein interagierende Faktoren isolieren und charakterisieren, sowie die Zielgene von FLM-b und FLM-d mittels ChIP-seq identifizieren. Die Analysen zu den molekularen Mechanismen des FLM Spleißens werden durch Untersuchungen zum Beitrag dieses Prozesses zur Regulation des Blühzeitpunkts in natürlichen Akzessionen von Arabidopsis thaliana komplementiert. Wir erwarten von diesem TP Erkenntnisse über die Rolle des temperaturanhängigen alternativen Spleißens bei der Adaption von Pflanzen an ihre Umwelt zu erlangen.