Forscher liefern genetische Erklärungen für die schattenbedingte Biomasseverteilung bei Weizen

Jüngste Studien haben einen starken Zusammenhang zwischen den Reaktionen auf Pflanzendichte und schwaches Licht gezeigt, was darauf hindeutet, dass Lichtknappheit in Kulturgemeinschaften mit hoher Dichte oft ein limitierender Faktor ist.

Praktiken wie Bodenbearbeitung, Düngung des Bodens und Regulierung der Wasserversorgung können den Wettbewerb um Wasser und Nährstoffe verringern, verstärken jedoch den Wettbewerb um Licht. „Diese Beobachtungen legen nahe, dass die Untersuchung der genetischen Grundlagen pflanzlicher Reaktionen auf Veränderungen der Intensität und des Lichtspektrums aufgrund der Konkurrenz benachbarter Pflanzen unser Verständnis der Anpassung an die Kulturumgebung verbessern wird“, sagt Dr. Guy Golan, Erstautor einer neuen Studie Studie veröffentlicht im Tagebuch Neuer Phytologe

In ihrer Studie wandte das Forschungsteam einen neuen Ansatz an, der Prinzipien aus der Pflanzenökologie und der quantitativen Genetik kombiniert, um die licht- und größenabhängige Zuordnung zu analysieren und Gene zu identifizieren, die die Zuordnung zu Blättern, Stängeln, Ähren und Körnern regulieren, wenn Pflanzen beschattet werden durch Nachbarn.

Ein anregendes Beispiel ist das bekannte „Green Revolution“-Gen Reduced Height-B1, das zwei Genformen aufweist. Einerseits führt die Wildversion dazu, dass Pflanzen einen Großteil ihrer Ressourcen in das Wachstum hoher Stängel stecken. Wenn diese Pflanzen im Schatten stehen, werden sie noch höher, um um mehr Sonnenlicht zu konkurrieren. Andererseits stellen Pflanzen mit der „Green Revolution“-Mutation insbesondere unter schattigen Bedingungen mehr Ressourcen für die Ähre bereit und sind dadurch anpassungsfähiger an schwaches Licht.

Allerdings ist die Zuordnung zur Spitze auch größenabhängig. Wenn die Bedingungen für das Wachstum günstig sind, stellen die kleinen Halbzwergpflanzen der Ähre deutlich mehr Ressourcen zur Verfügung als die hohen Sorten. Bei geringen Ressourcen, wenn die Anlagen klein sind, verringert sich dieser Vorteil deutlich. „Dieser Befund hilft uns, die Ergebnisse früherer Studien zu verstehen, die zeigten, dass diese kleineren Pflanzen bei Dürreperioden, wenn die Pflanzen klein sind, nicht immer besser abschneiden als größere“, sagt Dr. Guy Golan.

„Unser Ansatz bietet eine Grundlage für die Erforschung der genetischen Determinanten, die Investitionsstrategien angesichts unterschiedlicher Ressourcenbeschränkungen zugrunde liegen, und wird bei der Vorhersage des sozialen Verhaltens von Individuen in einer Nutzpflanzengemeinschaft hilfreich sein“, sagt Prof. Dr. Thorsten Schnurbusch, Leiter der IPK-Forschung Gruppe „Pflanzenarchitektur“.