Vorträge für Pflanzenzüchtung 72: 87-104 (2007) Übersichtsartikel im Heft "Klimawandel als Herausforderung - Entwicklung und Nutzung stresstoleranter Sorten für Nahrung und Energie"

Samendormanz und Keimungskontrolle: Gene, Umweltfaktoren und Klimawandel

Gerhard Leubner-Metzger

Institut für Biologie II, Botanik, Fakultät für Biologie, Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Schänzlestr. 1, D-79104 Freiburg i. Br. gerhard.leubner@biologie.uni-freiburg.de, "The Seed Biology Place" - http://www.seedbiology.de October 5, 2007; Gemeinsame Vortragstagung der Gesellschaft für Pflanzenzüchtung (GPZ) und der Gesellschaft für Pflanzenbauwissenschaften in Halle/Saale

Zusammenfassung und Ausblick. An den Klimawandel in Mitteleuropa werden sich Wildpflanzen u.a. durch die Mechanismen der Samendormanz anpassen, wärmeliebende Unkräuter haben Überlebensvorteile. Keimung und Dormanz werden u.a. durch GA und ABA kontrolliert. Die natürliche genetische Varianz der 'Physiologischen Dormanz' (PD) der Modellpflanze Arabidopsis liefert dormanz-spezifische QTLs und Gene (DOG1). Die Samenhüllen von Arabidopsis und Getreiden sind essentielle Komponenten der PD. Dormanz ist der wichtigste Mechanismus zur Kontrolle der Auswuchstoleranz. Es gibt vier Formen der vorzeitigen α-Amylase-Akkumulation in Getreidekörnern. PHS/PoMS ('preharvest sprouting'/'post-maturity sprouting'; mit Auswuchs) und PMAA ('pre-maturity α-amylase activity'; PMA bzw. LMA; ohne Auswuchs) sind von ökonomischer Bedeutung. Temperaturen und nasses Wetter während definierter Phasen der Samenentwicklung bestimmen Dormanz, sowie die Anfälligkeit für PHS und PMAA. Es werden bei PHS und PMAA vorwiegend α-Amylase-Gene der ('high-pI') α-Amy1-Gruppe induziert. Ihre ABA-GA-Regulation wird teilweise durch ähnliche Transkriptionsfaktoren kontrolliert wie Dormanz/Keimung bei Getreide und Arabidopsis. Die ABA-Sensitivitäten des Embryos und die Hüllen-Dormanz sind bei Getreide und Arabidopsis wichtig. Die ABA-Rezeptoren und die Signalwege der Temperaturperzeption sind bei Getreiden bisher unbekannt, wären aber u.a. hinsichtlich Dormanz, PHS, PMAA sehr wichtig. PMAA und PHS unterscheiden sich in den spezifischen Umwelttriggern und in der Gewebespezifität der α-Amy1-Genexpression. Die unterschiedliche Physiologie ist bei Verwendung von vorzeitiger α-Amylase-Akkumulation als 'Output'-Signal in der Züchtung zu berücksichtigen. Key words: Abscisinsäure (ABA), α-Amylase, Arabidopsis thaliana, Auswuchs, Auswuchsresistenz, Beta vulgaris (Zuckerrübe), Dormanzgene, Dormanzklassifizierung, Endosperm, Embryo-Dormanz, Ernteverlust, Ertrag, Getreide, Gibberelline (GA), Globale Erwärmung, Hüllen-Dormanz, Hordeum vulgare (Gerste), 'Hagberg Fallzahlen', Keimlingsentwicklung, Keimlingsauflauf, Klimawandel, 'Late maturity a-amylase' (LMA), Lepidium sativum (Gartenkresse), Nutzpflanzen, Nicotiana tabacum (Tabak), Pericarp (Fruchthülle), 'Preharvest sprouting' (PHS), 'Pre-maturity sprouting' (PMrS), 'Post-maturity sprouting' (PoMS), 'Pre-maturity α-amylase activity' (PMAA, PMA), 'Retained green/pericarp a-amylase activity' (RPAA), Samenkeimung, Samenhüllen, Samendormanz, Spelzen, Starkniederschläge, Testa (Samenschale), Triticum aestivum (Weizen), Trockenheitsresistenz, Viviparie

Article in PDF format (832 KB)    Abstract    Fig. 1    Fig. 2    Fig. 3    © Schriftenreihe der Gesellschaft für Pflanzenzüchtung e.V. (GPZ) Vertrieb: Saatgut-Treuhandverwaltungs-GmbH, Bonn, Germany http://www.gpz-online.de/

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