Pflanzen müssen mit der gleichen und mit anderen Arten um Platz, Licht und andere Ressourcen konkurrieren. Das Schattenvermeidungssyndrom (SAS) ist eine Strategie von großer adaptiver Bedeutung für Pflanzen. Die SAS ist bei den meisten Arten, die in offenen Lebensräumen wachsen, weit verbreitet und hängt von der Fähigkeit der Pflanze ab, die Anwesenheit von Nachbarn wahrzunehmen, um den Wettbewerb um knappe Ressourcen wie Licht in überfüllten Beständen zu antizipieren. Ein Pflanzendach reduziert das Verhältnis von rotem zu dunkelrotem Licht (R/FR) durch die effiziente Absorption von rotem Licht durch photosynthetische Pigmente und die relative Zunahme von FR-Photonen. Pflanzen nehmen diese Veränderung der Lichtqualität durch das Phytochromsystem wahr und reagieren sehr schnell, wodurch SAS verstärkt wird, unter anderem durch Verlängerung der vegetativen Struktur, hyponastische Reaktion und Beschleunigung der Blüte.
Ein kürzlich erschienener Artikel in Annals of Botany untersucht die SAS-genetische Architektur der Hypokotylverlängerung zu einem End-of-Day-FR-Signal (EOD) – einer Lichtbehandlung, die Schattenbedingungen in der Natur simuliert – in Arabidopsis thaliana. Die Autoren fanden heraus, dass das ERECTA-Gen hintergrundabhängig an der SAS beteiligt ist. Polymorphe ERECTA-Effekte in EOD-Reaktionen wurden für andere SAS-Merkmale nachgewiesen, was darauf hindeutet, dass seine Rolle in schattigen Umgebungen für einige Populationen in verschiedenen Phasen der Pflanzenentwicklung relevant ist.
Die rezeptorähnliche Kinase ERECTA trägt hintergrundabhängig zum Schattenvermeidungssyndrom bei. (2013) Annals of Botany 111 (5): 811–819. doi: 10.1093/aob/mct038
Abstract
Pflanzen, die in hoher Dichte wachsen, nehmen ein verringertes Rot/Fernrot-Verhältnis (R/FR) des einfallenden Lichts wahr. Diese Veränderungen der Lichtqualität lösen eine Reihe von Reaktionen aus, die zusammenfassend als Schattenvermeidungssyndrom (SAS) bezeichnet werden. Dazu gehören Hypokotyl- und Sprossverlängerung, Hemmung der Verzweigung und beschleunigte Blüte. Quantitative Merkmalsloci (QTLs) wurden für die Hypokotyllänge bis zum Ende des Tages (EOD), einer simulierten Schattenvermeidungsreaktion, in Populationen rekombinanter Inzuchtlinien (RIL) kartiert. Arabidopsis thaliana Sämlinge, abgeleitet von Landsberg erecta (Ler) und drei Akzessionen (Columbia, Col; Nossen, No-0; und Kapverdische Inseln, Cvi-0).
Fünf Loci wurden als für die EOD-Antwort verantwortlich identifiziert, mit einem positiven Beitrag von Ler-Allelen zum Phänotyp, unabhängig von der RIL-Population. Quantitative Komplementierungsanalyse und transgene Linien zeigten, dass PHYB das Kandidatengen für EODRATIO5 in der Ler × Cvi-0 RIL-Population ist, aber nicht für zwei kolokalisierte QTLs, EODRATIO1 und EODRATIO2, die in Ler × No-0 und Ler × Col RIL kartiert sind Bevölkerungen bzw. Auch das ERECTA-Gen war hintergrundabhängig an der SAS beteiligt. Für die EOD-Antwort der Hypokotyllänge wurde ein positiver Beitrag von Erecta-Allelen in Col und Van-0 gefunden, aber nicht in Ler, Cvi-0, Hir-1 oder Ws. Darüber hinaus wurden pleiotrope Wirkungen von ERECTA in der EOD-Reaktion auch für Blattstiel- und Blattverlängerung, hyponastisches Wachstum und Blütezeit nachgewiesen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Analyse mehrerer Kartierungspopulationen zu einem besseren Verständnis der genetischen Architektur von SAS führt. Darüber hinaus legen der hintergrund- und merkmalsabhängige Beitrag von ERECTA in der SAS nahe, dass seine Funktion in schattigen natürlichen Umgebungen für einige Populationen in verschiedenen Phasen der Pflanzenentwicklung relevant sein könnte. Es wird vorgeschlagen, dass ERECTA an Kanalisierungsprozessen beteiligt ist, die die genetische Variation der SAS gegen Schwankungen des Umgebungslichts abpuffern.
