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Entwicklung und Sprossarchitektur der Gerste (CEPLAS)
Sprossarchitektur und Bestockung
Die Anzahl der ährentragenden Halme und die Anzahl der Samen pro Ähre wurden bei der Domestizierung von Getreidearten wie Gerste und Weizen stark beeinflusst. Bis heute ist die variable Anzahl der ährentragenden Halme in der Züchtung der Kulturgerste ein wichtiges Merkmal um den Ertrag zu optimieren. Diese Strategie wird jedoch durch negative Korrelationen zwischen der Anzahl der Halme und anderen wichtigen Ertragskomponenten wie der Anzahl der Körner pro Ähre und dem Korngewicht erschwert. Wir wollen daher die genetischen und molekularen Grundlagen dieser Korrelation zwischen Spross- und Ährenarchitektur entschlüsseln. Mit Hilfe der Vorwärtsgenetik nutzen wir hoch bestockte Mutanten, um Gene zu identifizieren, die die Anzahl der Halme kontrollieren, und ihre Rolle bei der Ährenentwicklung und folglich ihre Auswirkungen auf den Ertrag zu untersuchen.
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Links: Sprossarchitektur einer hochbestockten Gerstenmutante im Vergleich zur Kulturgerste, welche eine moderate Anzahl an Halmen ausbildet. Rechts: Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme einer sich entwickelnden Ähre in der hochbestockten Gerstenmutante. Anstelle von Seitenblütchen bildet die Mutante Sprossmeristeme (orange), die zu einer verzweigten Ähre führen (Abbildung: A. Walla).
Ährenentwicklung unter hohen Temperaturen
Hohe Umgebungstemperaturen gehören zu den wichtigsten abiotischen Stressfaktoren, die die Produktivität von Getreide der gemäßigten Zonen einschränken. Hohe Temperaturen beeinträchtigen die Entwicklung der Ähren und die Fruchtbarkeit der Blütchen und sind somit eine der Hauptursachen für Ertragseinbußen bei Gerste. Wir nutzen natürliche genetische Variation in Landrassen der Gerste vom Fruchtbaren Halbmond, um Gene zu identifizieren, die die Entwicklung der Ährchen- und Blüten bei hohen Temperaturen steuern. Uns interessiert weiterhin, wie sich diese Gene und die Temperatur auf die Mengen und die Verteilung von Metaboliten und Hormonen in der Pflanze auswirken und wie sich dies wiederum mit der Entwicklung von Meristemen korreliert, die letztlich das Wachstum, die Entwicklung und die Pflanzenarchitektur steuern.
Hohe Umgebungstemperaturen reduzieren die Größe und Aktivität von Ährenmeristemen und damit die Anzahl der Ährchen und Körner (Abbildung: T. Lan).