Blütenblätter, die durch den Schnee brechen, ein früher Hinweis auf die Ankunft des Frühlings, verbirgt einen sehr komplexen genetischen Prozess hinter seiner floralen Façade.
Blumen wissen aufgrund eines Gens namens Apetala1, wann sie blühen müssen. Ein einsames Master-Gen, Apetala1, löst die reproduktive Entwicklung einer Pflanze aus und sagt ihr, wann es Zeit ist, mit der Blüte zu beginnen. Ja, ein einziges Gen reicht aus, um eine Pflanze dazu zu bringen, Blumen zu produzieren.
Eine Pflanze, die mit Blüten blüht, hat ein aktives Apetala1, während eine Pflanze, die inaktive Apetala1-Gene trägt, sehr wenige Blüten hat, wenn überhaupt, mit Blattsprossen, die anstelle von Blüten wachsen.
Apetala1 erzeugt die Proteine, die wiederum mehr als 1.000 Gene einschalten, die am Blüteprozess beteiligt sind, haben Forscher des Plant Developmental Genetics Laboratory am Trinity College Dublin (TCD) kürzlich entdeckt.
Während Apetala1 vor Jahrzehnten als das für die Blüte verantwortliche Hauptkontrollgen identifiziert wurde, konnten Wissenschaftler zum ersten Mal beschreiben, wie Apetala1 die anderen „wachsenden“ Gene reguliert und mit ihnen kommuniziert.
„Unsere Ergebnisse liefern neue, detaillierte Einblicke in die genetischen Prozesse, die dem Beginn der Blütenentwicklung zugrunde liegen“, sagte Dr. Frank Wellmer vom Smurfit Institute of Genetics, einer der Hauptautoren der Studie.
„Wir wissen jetzt, welche Gene ein- und ausgeschaltet werden müssen, damit sich Blüten bilden können. Dies ist ein aufregender Schritt vorwärts für unser Verständnis, wie Blütenpflanzen in die Fortpflanzungsphase eintreten „, sagte Wellmer.
Wenn sich das Apetala1-Gen einschaltet, befiehlt es zuerst anderen Genen, ein „Stopp“ -Signal an die Meristeme der Pflanze zu senden, wodurch die Blattproduktion effektiv gestoppt wird. In den Bereichen einer Pflanze, in denen das Wachstum stattfindet, werden Meristeme dann darauf aufmerksam gemacht, stattdessen Blumen zu machen.
Pflanzen blühen zu unterschiedlichen Zeiten, da verschiedene Faktoren, einschließlich Wetter, Temperatur und Sonneneinstrahlung, die die Pflanze erhält, ihre Fortpflanzungsentwicklung beeinflussen. Informationen über diese Bedingungen werden an Apetala1 weitergeleitet, das aktiviert wird, wenn es erkennt, dass der Zeitpunkt für den Beginn der Blüte richtig ist. Die globalen Klimaveränderungen haben dramatische Auswirkungen auf die Blütezeiten, wobei Großbritannien derzeit das früheste Blütedatum in den letzten 250 Jahren verzeichnet, so die Daten von Nature’s Calendar, einer nationalen Umfrage, die vom Woodland Trust in Zusammenarbeit mit dem Zentrum für Ökologie koordiniert wurde & Hydrologie (CEH). Anhand eines Indexes von britischen Bürgern eingereichter Daten konnten CEH-Forscher die Blühdaten von mehr als 405 Blütenpflanzenarten vergleichen und analysieren, wie Klimaveränderungen den Lebenszyklus einer Pflanze beeinflussen, eine Studie, die als Phänologie bekannt ist. Wissenschaftler stellten fest, dass frühlingsblühende Arten stärker von Temperaturänderungen betroffen sind als Arten, die später im Jahr blühen. Das Verständnis der Rolle von Apetala1 beim Pflanzenwachstum ist der Gentechnik einen Schritt näher gekommen, um Blumen oder Früchte zu produzieren, die von Pflanzenzüchtern und Landwirten gewünscht werden. Die Fähigkeit, die Pflanzenreproduktion zu kontrollieren, kann auch verwendet werden, um die Reifezeit der Pflanzen zu verkürzen. „Ein detailliertes Wissen über die Blütenbildung ermöglicht es den Züchtern, das zugrunde liegende Entwicklungsprogramm gezielt zu manipulieren und dann Pflanzen auszuwählen, die höhere Erträge erzielen oder eine effizientere Kultivierung ermöglichen“, sagte Wellmer gegenüber Life’s Little Mysteries.
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