Die Blüte ist ein entscheidender biologischer Prozess bei Angiospermen, der das ökologische Gleichgewicht und den gärtnerischen Wert beeinflusst. Trotz umfangreicher Studien sind die Regulationsmechanismen der Blütengene aufgrund der enormen Vielfalt der Pflanzenarten noch immer nicht vollständig verstanden.
Bisherige Forschungen konzentrierten sich auf einzelne Arten oder Wege, wodurch umfassende artenübergreifende Analysen fehlten. Aufgrund dieser Herausforderungen war eine eingehende Studie erforderlich, um Blütengene aus einem breiten Spektrum von Pflanzenarten zusammenzustellen und zu analysieren, um eine einheitliche Plattform für die Erforschung der Regulierung und Interaktion von Blütengenen zu schaffen.
Eine aktuelle Studie beschreibt die Identifizierung und vergleichende Analyse von Blütengenen von 837 Angiospermenarten und führte zur Erstellung einer umfassenden Datenbank mit Genen zur Blütezeit von Pflanzen (PFGD).
Das Forschungsteam der North China University of Science and Technology hat in Zusammenarbeit mit der Universität Aarhus und der Hebei Normal University of Science and Technology veröffentlicht ihre Ergebnisse am 10. Januar 2024 in der Zeitschrift Gartenbauforschung.
Die Studie nimmt eine umfassende Analyse von Blütengenen vor und identifiziert 183.720 Gene in acht Regulationspfaden, darunter Photoperiode, Vernalisation, autonome Prozesse, circadiane Uhr, Temperatur, Alterung, Hormon- und Zuckerpfade sowie das ABCDE-Modell. Die Forschung hebt die Identifizierung von 10.155 ABCDE-Modellgenen hervor, die für das Verständnis der Blütenregulierung von Pflanzen von entscheidender Bedeutung sind.
Durch die Untersuchung von Genexpressionsmustern und den Aufbau von Interaktionsnetzwerken zwischen ABCDE-Modellgenen und ihren vorgelagerten Regulatoren bietet die Studie einen detaillierten Plan des Blühprozesses. Darüber hinaus sagt die Forschung mit der Blüte verbundene miRNA- und Zielgene voraus und ermöglicht so ein tieferes Verständnis der Regulierungsmechanismen.
Das PFGD dient als zentrale Plattform, die es Forschern ermöglicht, auf Gendaten zuzugreifen und diese zu analysieren, was artenübergreifende Vergleiche und funktionelle Genomstudien erleichtert. Diese Pionierleistung stellt die erste groß angelegte artenübergreifende Analyse von Blütengenen dar und bietet der wissenschaftlichen Gemeinschaft wertvolle Erkenntnisse und Ressourcen.
Dr. Xiaoming Song, der leitende Forscher, erklärte: „Die Einrichtung der Gendatenbank zur Blütezeit von Pflanzen stellt einen bedeutenden Meilenstein in der Pflanzengenetik dar.
„Diese umfassende Ressource ermöglicht es Forschern, tiefer in die komplexen regulatorischen Netzwerke der Blütengene verschiedener Arten einzudringen und ebnet so den Weg für Fortschritte sowohl in der Grundlagenforschung als auch in der angewandten Pflanzenwissenschaft.
„Wir glauben, dass diese Datenbank zu einem unverzichtbaren Werkzeug für Wissenschaftler wird, die die Entwicklung, Anpassung und Evolution von Pflanzen erforschen.“
Die Ergebnisse haben tiefgreifende Auswirkungen auf die Landwirtschaft und könnten möglicherweise die Blütezeit von Nutzpflanzen optimieren, um die Produktivität zu steigern und sich besser an den Klimawandel anzupassen. Die PFGD-Datenbank dient als Eckpfeiler der weltweiten Forschung, ermöglicht die Erforschung der Pflanzengenetik und erschließt neue Strategien zur Verbesserung von Nutzpflanzen und zum Schutz der Artenvielfalt.
Diese Pionierarbeit trägt wesentlich zu unserem Verständnis der Pflanzenbiologie bei und verändert den Gartenbau und die Landwirtschaft.
Mehr Informationen:
Tong Wu et al, Identifizierung von Blütengenen, Netzwerkanalyse und Datenbankaufbau für 837 Pflanzen, Gartenbauforschung (2024). DOI: 10.1093/hr/uhae013