Genetische Grundlagen metabolischer und phänotypischer Plastizität und ihre Rolle für die Fitness von Pflanzen

LA 3735/1-2, NI 1472/4-2

Phänotypische Plastizität ist die Fähigkeit eines Organismus seinen Phänotyp entsprechend den Änderungen in der Umgebung zu modifizieren. Damit stellt sie eine wichtige Eigenschaft für eine schnelle Anpassung an Umweltveränderungen bei sessilen Pflanzen dar. Obwohl Plastizität Vorteile für die Fitness von Pflanzen bedeuten und anthropogenische Umweltstörungen kompensieren kann, ist nur wenig über ihre genetischen Grundlagen bekannt. Mit Hilfe von globalen und lokalen Ökotypen der Modellpflanze Arabidopsis thaliana werden wir unsere bisherigen Untersuchungen zum besseren Verständnis genetischer Mechanismen von Plastizität fortsetzen. Die Ergebnisse der ersten Finanzierungsphase liefern eine experimentell validierte Beschreibung metabolischer Plastizität, die es uns erlaubt Gene zu identifizieren, welche die metabolische und phenotypische Plastizität in simulierten und getesten Umgebungen beeinflussen. In der zweiten Phase werden wir diese Gene weiter charakterisieren. Des weiteren werden wir die gesammelten Daten nutzen um Modelle zur Identifizierung von Genen, welche Plastizität steuern, weiterzuentwickeln und zu verbessern. Darüber hinaus werden wir die theoretischen Betrachtungen und experimentellen Nachweise für ein besseres Verständnis der Beziehungen zwischen metabolischer und phänotypischer Plastizität und Fitness von Pflanzen ausweiten.

Publikationen

• Tong, H., Küken, A. & Nikoloski, Z. (2020) Integrating molecular markers into metabolic models improves genomic selection for Arabidopsis growth. Nat Commun 11, 2410. DOI: 10.1038/s41467-020-16279-5
  
  
• Pandey, P.K., Yu, J., Omranian, N., Alseekh, S., Vaid, N., Fernie, A.R., Nikoloski, Z. and Laitinen, R.A.E. (2019) Plasticity in metabolism underpins local responses to nitrogen in Arabidopsis thaliana populations. Plant Direct 3, e00186. DOI: 10.1002/pld3.186
  
  
• Laitinen, R.A.E. and Nikoloski, Z. (2018) Genetic basis of plasticity in plants. Journal of Experimental Botany 70, 739-745. DOI: 10.1093/jxb/ery404