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untersucht, über die pflanzeninterne Regelungsprozesse den Ertrag und die Allokation von Stoffen
und Substanzen bestimmen und wie sich abiotische und biotische Umweltfaktoren auf die pflanzliche
Leistung in einer variablen und heterogenen Umwelt auswirken werden. Das Programmthema hat
seine Forschung in drei Hauptarbeitspakete gegliedert und Meilensteine für 2006 und 2008 definiert:
- WP1: Dynamik von Wachstum, Allokation und Stoffwechsel
- WP2: Dynamische Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und ihrer Umwelt
- WP3: Signalübertragung, systemische Reaktionen und Pflanzenimmunität
Das Programmthema wird gemeinsam vom Institut Phytosphäre (FZJ) und zwei Instituten am GSF
bearbeitet. Genomik von Funktionen in der Umwelt spielt eine wichtige Rolle zur experimentellen
Untersuchung von internen und externen Regelungsmechanismen von Pflanzen. Nicht-invasive
Methoden (auch unterstützt durch das Additional Funding Projekt des FZJ) werden zur Untersuchung
des dynamischen Verhaltens von Pflanzen, ihrer Anpassung an veränderliche Umweltbedinungen und
der Dynamik von Umweltparametern selbst eingesetzt.
Die Forschung im Rahmen des Programmthemas behandelte alle im Jahre 2006 zu erreichenden
Meilensteine und ging in einigen Aspekten über diese hinaus.
WP1: Dynamik von Wachstum, Allokation und Stoffwechsel
Im Jahre 2006 zu erreichende Meilensteine dieses WP (Kurzform) sind die Erarbeitung von
• Methoden zur Abbildung von Wachstum und Photosynthese in Pflanzen, Screening-Verfahren
für den Nachweis von Mutanten und die Identifizierung von mit der Wachstumsdynamik
verbundenen Genen. Weiterhin Implementierung des
• Positronen-Emissionstomographie-Systems für Pflanzen (PLANTIS) und Protokolle zur
Phloem-Xylem-Wechselwirkung.
Methoden zur Abbildung von Wachstum in Modellarten und erste Verfahren zum Screening von
Wachstumsmutanten wurden erarbeitet. Diese Methoden wurden zur Untersuchung der
Tagesdynamik des Wachstums von Blättern und Wurzelspitzen von Modellarten eingesetzt.
Expansionswachstum von Blättern und Früchten wiesen starke und konsistente tageszeitliche Muster
auf, die Arten unterschieden sich aber stark in ihrem jeweiligen Wachstumsmuster. Die Ergebnisse
dieser Untersuchung werden in einem „Botanical Review“-Beitrag veröffentlicht.
Walter, A. and Schurr, U. (2005) Dynamics of Leaf and Root Growth – Endogenous Control Versus
Environmental Impact. Annals of Botany (im Duck).
Die Identifizierung von mit der Wachstumsdynamik verbundenen Genen wurde durch Analyse der
Wachstumskinetiken in den Modellarten Populus deltoides (Pappel) und Glycine max (Sojabohne)
begonnen. Die Variation der Genexpression wurde in Mikroarray-Experimenten in Zusammenarbeit
mit dem Umea Plant Science Centre (Schweden) und der Universität Illinois (USA) analysiert. Über
die Mikroarray-Daten konnten Gencluster identifiziert werden, die verschiedene Phasen des
Tagesgangs des Wachstums charakterisieren.
Publikationen:
Matsubara, S. et al. (eingereicht bei Plant Journal) Nocturnal changes in leaf growth rate are
controlled by cell proliferation in Populus deltoides.
Komponenten für PLANTIS wurden am Institut für Elektronik (ZEL) gebaut und werden zurzeit in den
ersten funktionellen Aufbau integriert. Erste Tests zur Hardware werden im Februar 2005 möglich
sein. Protokolle zur Isolierung von Protoplasten aus einigen für die Phloem-Xylem-Wechselwirkung
relevanten Geweben wurden erstellt. Diese Arbeiten werden im Jahre 2005 abgeschlossen werden.
WP2: Dynamische Wechselwirkung zwischen Pflanzen und ihrer Umwelt
Im Jahre 2006 zu erreichende Meilensteine dieses WP (Kurzform) sind die
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