Erforschung des Zusammenspiels von Genen und Umwelt bei der Bildung komplexer Merkmale für eine bessere Pflanzenproduktivität

Die unabhängige Arbeitsgruppe „Funktionelle Pflanzenstrukturen (FPS)“ untersucht, wie komplexe Merkmale in der Gerste gebildet werden, wobei der Schwerpunkt auf dem Stängel und dem Blütenstand liegt - beide bestehen aus mehreren sich wiederholenden funktionellen Einheiten, den sogenannten Phytomeren. Die Struktur und Funktion jeder phytomeren Einheit hängt sowohl von den Entwicklungsverläufen als auch von den Umweltbedingungen während des gesamten Lebenszyklus ab. Durch die Erforschung der genetischen und physiologischen Mechanismen, die diesen Funktionseinheiten zugrunde liegen, wollen wir die Feinheiten der Anpassung der Gerste an sich verändernde Umweltbedingungen entschlüsseln. 

In dem von der DFG geförderten Emmy-Noether-Projekt untersuchen wir, wie die räumlich-zeitlichen physiologischen Reaktionen der Gerstenpflanzen auf unterschiedliche Pflanzdichten ihre Internodienzahl und -länge verändern und dadurch komplexe agronomische Endpunkte wie Pflanzenhöhe und Kornertrag beeinflussen. Wir wollen genetische Varianten, genomische Regionen und molekulare Signalwege identifizieren, die das Gleichgewicht zwischen der Internodienverlängerung im Halm und der Entwicklung der Blütenorgane bei unterschiedlichen Pflanzdichten herstellen. Die erwarteten Ergebnisse werden darin bestehen, optimale Pflanzkonfigurationen zu ermitteln, die ein Gleichgewicht zwischen Ertragspotenzial und Halmfestigkeit gegenüber Lagern herstellen.

Auswirkungen der proximalen Internodienverlängerung auf die Ertragsleistung von Gerste

In dem von der DFG geförderten Emmy-Noether-Projekt untersuchen wir, wie die räumlich-zeitlichen physiologischen Reaktionen von Gerstenpflanzen auf unterschiedliche Pflanzdichten die Internodienanatomie und -architektur verändern und dadurch komplexe agronomische Endpunkte wie Pflanzenhöhe und Kornertrag beeinflussen. Wir wollen genetische Varianten, genomische Regionen und molekulare Signalwege identifizieren, die das Gleichgewicht zwischen der Internodienverlängerung und der Entwicklung der Blütenorgane bei unterschiedlichen Pflanzdichten herstellen. Die erwarteten Ergebnisse sind die Identifizierung optimaler Anpflanzungskonfigurationen, die ein Gleichgewicht zwischen Ertragspotenzial und Lagerungsresistenz herstellen.

Blütenheterochronie und Ährenformung

Der Kornertrag von Getreidepflanzen hängt weitgehend von der Morphologie der Blütenstände ab, die durch geringfügige Verschiebungen des Zeitpunkts und der Geschwindigkeit der Entwicklung der Blütenorgane (Blütenheterochronie) tiefgreifend beeinflusst werden kann. In den Ährenblütenständen der Gerste beispielsweise folgt der Kornertrag entlang der Hauptähre einer unimodalen Verteilung. Das bedeutet, dass die Größe und das Gewicht der Körner typischerweise in der Mitte der Ähre ihren Höhepunkt erreichen und sowohl zur Basis als auch zur Spitze hin abnehmen. In diesem Projekt wollen wir die genetischen und umweltbedingten Grundlagen dieser Blütenheterochronie und ihre Auswirkungen auf die unimodale Ährenform untersuchen.