Entwicklungsbiologie der Pflanzen

Pflanzen wachsen in unterschiedlichen Lebensräumen und sie überwachen kontinuierlich die Umweltbedingungen wie Licht, Temperatur und Nährstoffverfügbarkeit, um ihre Entwicklung entsprechend zu modulieren. Vor allem ermöglicht es diese Plastizität den Pflanzen, in Reaktion auf ihre Umgebung, die Fortpflanzung zu einem geeigneten Zeitpunkt einzuleiten. Dadurch wird sichergestellt, dass eine optimale Anzahl an Nachkommen entsteht, was zur Anpassung natürlicher Populationen an bestimmte Standorte beiträgt und den Ertrag von Nutzpflanzen in landwirtschaftlichen Kontexten maximiert.

In der Abteilung untersuchen wir die Mechanismen, die die saisonale pflanzliche Fortpflanzung als Reaktion auf Umweltsignale in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana steuern. Wir charakterisieren die wichtigsten regulatorischen Gene und Proteine, die an der Blühinduktion beteiligt sind, mit einer breiten Palette von genetischen, molekulargenetischen, zellulären und biochemischen sowie bildgebenden Ansätzen. Dies hat uns dazu veranlasst, ein breiteres Spektrum biologischer Probleme zu untersuchen, die mit der systemischen Signalübertragung zwischen Pflanzenorganen, der Integration von Signalwegen, die durch verschiedene Umwelteinflüsse ausgelöst werden, der Interaktion zwischen Umweltsignalen und endogenen Entwicklungsprogrammen sowie mit grundlegenden Fragen der Genregulation im Zusammenhang mit Chromatinmodifikation zusammenhängen. Wir sind besonders daran interessiert, diese genregulatorischen Netzwerke mit den zellulären und morphologischen Veränderungen, die im Sprossapikalmeristem während der Blühinduktion auftreten, zu integrieren und verwenden quantitative Ansätze und Modellierung, um die Beiträge der verschiedenen Regulationswege zu verstehen.

Das genregulatorische Netzwerk, das die Blühinduktion in A. thaliana reguliert, hat sich in unterschiedlichen Arten anders entwickelt und steht im Zusammenhang mit der Divergenz der ein- und mehrjährigen Lebensgeschichte. Dies ist innerhalb der Gattung der Brassicaceen geschehen, so dass einjährige und mehrjährige Arten innerhalb der gleichen Gattung existieren. Wir untersuchen daher auch die Unterschiede in der Fortpflanzungsentwicklung zwischen Einjährigen und Mehrjährigen anhand der mehrjährigen Arabis alpina, einer Verwandten von A. thaliana, und anderer eng verwandter einjähriger Arabis-Arten. Die Entwicklung der Blüte als Reaktion auf unterschiedliche Umweltbedingungen wirkt sich auch auf die geographische Reichweite von A. thaliana und A. alpina und die Anpassung der Pflanzen auf Populationsebene aus. Daher untersuchen wir mit populationsgenetischen Methoden auch die Anpassung und Evolution von A. alpina über ihr weites Verbreitungsgebiet.

Die gemeinsamen Aktivitäten der verschiedenen Forschungsgruppen innerhalb der Abteilung bilden ein kollaboratives, multidisziplinäres Umfeld, in dem die reproduktive Entwicklung von Pflanzen untersucht wird.