Metabolismus und Transkriptom von zwei Petuniensorten mit kontrastierender Kühletoleranz deuten auf wichtige Funktionen der Source-Sink Beziehung und der Abscisinsäure
DOI:
https://doi.org/10.5073/jka.2017.457.012Schlagworte:
Enzym, Kandidatengen, Kohlenhydratstoffwechsel, SequenzierungAbstract
Der Einsatz von kühletoleranten Sorten von Petunia hybrida würde die Reduktion der Heiztemperaturen im Gewächshaus ermöglichen und somit zur Energieeinsparung beitragen. Im Gegensatz zur pflanzlichen Reaktion auf sehr niedrige Temperaturen nahe des Gefrierpunktes sind die genetische Kontrolle der Toleranz gegenüber einer milden Temperaturabsenkung und der damit assoziierten physiologischen Prozesse wenig erforscht. Im Rahmen eines Verbundprojektes des AgroClusters WEGA wurde die Sorte ‘Ultra Blue‘ als kühletolerant identifiziert, die bei einer Kultivierungstemperatur von 12 °C gegenüber 16 °C eine signifikant geringere Wachstumsdepression aufweist als die sensitive Sorte ‘Sweet Sunshine Williams‘. Durch Analyse von Phytohormonkonzentrationen, des Kohlenhydratstoffwechsels und des Transkriptoms unter dem Einfluss der Temperatur wurde untersucht, ob sich die zwei Sorten durch spezifische metabolische und molekulare Muster auszeichnen. Unterschiede in den Konzentrationen verschiedener Zucker und Phytohormone und den Aktivitäten Saccharose-spaltender Enzyme in den Source-Blättern und dem Sprossapex zwischen beiden Sorten sowie die Reaktion der Kühle-bedingten Wachstumsdepression auf eine chemische Manipulation des Abscisinsäure (ABA)-Gehaltes deuten darauf hin, dass ein höherer Transport und eine höhere Verwertung von Kohlenhydraten sowie höhere ABA-Gehalte in den Wachstumszentren der toleranten Sorte protektive Funktionen gegen Kühlestress haben. Die metabolischen Daten korrespondierten mit den Ergebnissen eines Petunia-Microarrays. Dieser zeigte eine sortenspezifische Hybridisierung von Sequenzen bestimmter Gene mit putativ steuernder Funktion für Schlüsselenzyme der Saccharosespaltung, der Glycolyse, des Citratcyclus und des der ABA-Biosynthese vorgelagerten Carotinoidstoffwechsels. Unter Nutzung der kürzlich sequenzierten Genome von zwei Petunienursprungsarten und moderner molekulargenetischer Techniken können die Rolle von neuen Kandidatengenen für die Kühletoleranz in Petunia hybrida aufgeklärt und die identifizierten Kontrollgene der Züchtung zugeführt werden.
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