FORPLANTA

Modulverantwortlicher: Prof. Erwin Grill
Beteiligte Projetkgruppen: Prof. Uwe Sonnewald und Prof. Jürgen Soll

Im Modul „Schaffung genetischer Diversität“ sollen Pflanzen mit einer erhöhten Abscisinsäure - Sensitivität erzeugt und auf ihr Verhalten unter Streßeinfluß hin untersucht werden.

Auf der Oberfläche ihrer Blätter besitzen Pflanzen zahlreiche winzige regulierbare Poren, durch die Kohlendioxid ins Blattinnere gelangt, gleichzeitig aber auch Wasserdampf die Pflanze verläßt. Für das Wachstum beziehungsweise Überleben der Pflanzen ist die Regulation des Öffnungszustandes dieser Poren von entscheidender Bedeutung. Bei optimaler Wasserversorgung weichen paarweise angeordnete Schließzellen auseinander und geben damit eine Porenöffnung frei, bei Wasserverlust hingegen können diese Zellen die Pore komplett verschließen.
Das Pflanzenhormon Abscisinsäure (ABA) spielt eine zentrale Rolle bei der Schließzellen regulation. Sobald bei Wassermangel dieses „Streßhormon“ vermehrt produziert wird, schließen sich die Spaltöffnungen und die Pflanze minimiert damit ihren Wasserverlust. Gleichzeitig wird unter ABA-Einfluß der gesamte pflanzliche Stoffwechel so umgestellt, daß Streßperioden im allgemeinen ohne größere Schäden überstanden werden.

Allerdings setzen die erwähnten Regelmechanismen bei vielen Pflanzen erst unter akutem Wassermangel ein. Eine Folge davon ist, dass nicht immer rechtzeitig langsamere Anpassungsprozesse abgeschlossen werden können, was sich schädlich für die betroffenen Pflanzen auswirkt. Pflanzen mit einer erhöhten Sensitivität für das Streßhormon ABA sollten dagegen früher auf einsetzenden Streß reagieren und dadurch mit Streßsituationen besser zurechtkommen.

Hier setzen die im Modul I geplanten Forschungsarbeiten an. Im Modul „Schaffung genetischer Diversität“ sollen Pflanzen mit einer erhöhten ABA- Sensitivität erzeugt und auf ihr Verhalten unter Streßeinfluß hin untersucht werden. Im Zentrum der Untersuchungen stehen die Auswirkungen auf die stomatäre Leitfähigkeit und Wassernutzungseffizienz sowie Hitze –und biotische Stresstoleranz. Eine Besonderheit des Forschungsverbundes besteht darin, daß die genannten Streßeinflüsse nicht nur isoliert, sondern auch – um den natürlichen Gegebenheiten besonders nahe zu kommen – in Kombination untersucht werden. Die ABA-überempfindlichen Pflanzen, d.h. entsprechende Mutanten oder transgene Linien, werden dazu in den Modulen II- IV auf multifaktorielle Toleranz hin analysiert. Neben diesen Untersuchungen an Mutanten und transgenen Pflanzen wird in Modul I aber auch die Möglichkeit verfolgt, natürlich vorkommende genetische Resourcen, wie sie in Ökotypen vorliegen, die aus unterschiedlichen geographischen Bereichen stammen, zur Erzeugung streßtoleranter Linien heranzuziehen. Zur Charakterisierung der verschiedenen streßtoleranten Linien werden Veränderungen der Metabolitflüsse unter Einfluß von biotischem und abiotischem Stress erfaßt.