SFB 1644/1: Ph?notypische Plastizit?t bei Pflanzen - Mechanismen, Beschr?nkungen und Evolution

Pflanzen haben fast alle Lebensr?ume der Erde besiedelt. Gemessen an der Biomasse sind sie das dominierende Organismenreich, und alles tierische Leben h?ngt von ihnen ab. Eine Grundlage für diesen Erfolg ist die bemerkenswerte F?higkeit der Pflanzen, ihr Wachstum an unterschiedliche Umgebungen anzupassen. Die F?higkeit eines bestimmten Genotyps, in verschiedenen Umwelten unterschiedliche Ph?notypen hervorzubringen, nennt man ph?notypische Plastizit?t. Die molekularen Grundlagen und die Evolution dieser Plastizit?t zu verstehen, ist ein grundlegendes Ziel der Biologie. Ein solches Verst?ndnis ist wichtig, um Pflanzenreaktionen auf den Klimawandel vorherzusagen und die Pflanzenzüchtung zu beschleunigen. Wir schlagen ein interdisziplin?res Forschungsprogramm vor, um diese zentrale Herausforderung auf mehreren biologischen Ebenen zu bew?ltigen. Genotypen k?nnen sich darin unterscheiden, wie sie auf dieselbe Umwelteinwirkung reagieren, z. B. aufgrund molekularer Unterschiede in Sensorproteinen. Somit ist die Plastizit?t eines Merkmals auf einen Umweltreiz selbst ein vererbbares Merkmal. Gleichzeitig ist die ph?notypische Plastizit?t durch Kosten und Beschr?nkungen limitiert, was auf genetischen Korrelationen zwischen den plastischen Reaktionen verschiedener Merkmale beruhen kann. Das Ausma? und die Form der plastischen Reaktionen k?nnen durch die Reaktionsnorm beschrieben werden, die die Merkmalswerte eines Genotyps mit den Werten des Umweltreizes in Beziehung setzt. Frühere Arbeiten haben sowohl gro?e Variation in Reaktionsnormen gezeigt als auch die molekularen Mechanismen aufgekl?rt, die in Modellgenotypen der Plastizit?t auf bestimmte Reize zugrunde liegen. Diese beiden Forschungsbereiche sind jedoch weitgehend unverbunden, und wir wissen noch sehr wenig über die Ursachen dafür, dass unterschiedliche Genotypen in natürlichen Populationen unterschiedlich auf denselben Umweltreiz reagieren. Um diese übergreifende Frage zu beantworten, wird unser SFB die folgenden vier gemeinsamen Fragen angehen: (i) Welche molekularen Unterschiede liegen der Variation in der ph?notypischen Plastizit?t von Merkmalen auf Umweltreize in natürlichen Populationen zugrunde? (ii) Wie wirken die Gene, die die Reaktionsnorm eines Merkmals beeinflussen, mechanistisch, und inwieweit sind diese molekularen Mechanismen konserviert? (iii) Gibt es genetische Korrelationen zwischen der plastischen Antwort verschiedener Merkmale, die die Plastizit?t einschr?nken? (iv) Welche Art von natürlicher Selektion wirkt auf die ph?notypische Plastizit?t eines Merkmals?