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Stickstoff-abhängige Blühinduktion und Knollenbildung: Entwicklung neuartiger 'marker-assisted breeding tools' für einen optimierten Ertrag unter Stickstoff-limitierten Bedingungen (SolaMI)

Projekt


Förderkennzeichen: 031B0191
Laufzeit: 01.11.2016 - 31.10.2021
Fördersumme: 1.306.299 Euro
Forschungszweck: Experimentelle Forschung
Stichworte: Kartoffel, Blühinduktion, Knollenbildung, Stickstoff, marker-gestützte Züchtung

Einer der wichtigsten Faktoren für den Ertrag ist das rechtzeitige Erreichen der reproduktiven Phase. Während bekannt ist, wie Pflanzen externe Signale der Photoperiode interpretieren, weiß man wenig über interne Signale des Metabolismus, die zur Regulation von Blühinduktion und Knollenbildung beitragen. Dieses Projekt untersucht, wie die Zufuhr von Stickstoff (N) Blühinduktion und Knollenbildung in der Kartoffelpflanze (Solanum tuberosum) beeinflusst. Es basiert auf einem eng an natürliche Verhältnisse angelehnten, auf Erde basierenden, N-limitierten Wachstumssystem, das die Auswertung von Pflanzen erlaubt, die an eine geringe aber anhaltende N-Limitierung angepasst sind. Die durch Umweltfaktoren kontrollierten Knollenbildung und Blühinduktion haben viele Gemeinsamkeiten, z.B. ist das Florigen von Arabidopsis thaliana homolog zum Tuberigen der Kartoffel. Das unterstreicht, wie die Identifizierung von Komponenten der Regulation der Blühinduktion in Modellpflanzen als Ausgangspunkt für die Identifikation neuer Faktoren in Nutzpflanzen dienen kann. Wir untersuchten die N-abhängige Blühinduktion in Arabidopsis und fanden zwei Signalperzeptionsstellen im die Blühinduktion regulierenden Netzwerk: (i) eine positive Interaktion über ‚nitrate response elements’ in Promotoren wichtiger Blühinduktion-Gene und (ii) eine negative Interaktion über einen Transkriptionsfaktoren-Komplex im Sproßapikalmeristem, der die Blühinduktion unter limitierten N-Bedingungen reprimiert. Ähnlichkeit zwischen Arabidopsis Blühinduktion und Kartoffel Knollenbildung vorausgesetzt, lassen sich die gewonnenen Erkenntnisse auf die N-abhängige Knollenbildung der Kartoffel sehr wahrscheinlich übertragen. Abgesehen von Korrelationsanalysen und ‚proof of concept’ Experimenten, wird der Fokus auf der Überprüfung spezifischer Unterschiede zunächst auf einer kleinen Anzahl von Kultivaren und in der Entwicklung von ‚marker-assisted breeding tools’ liegen, die zukünftig Züchtern helfen werden, Kartoffelpflanzen mit stabilem und höherem Ertrag unter limitierten N-Bedingungen zu erzeugen.

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