Endogene Phytohormondynamik während der Entwicklung von H. sosnowskyi-Früchten unter GA3- und IES-Behandlung

Der Sosnowsky-Bärenklau (Heracleum sosnowskyi Manden.) ist eine invasive Pflanze, die in die Liste der invasiven gebietsfremden Arten aufgenommen wurde, die für die Union von Bedeutung sind. Sie ist eine hochgiftige Pflanze für den Menschen und in sieben EU-Ländern gut etabliert, wo sie die Landschaft verändert. Der Sosnowsky-Bärenklau vermehrt sich nur durch Trockenfrüchte, d.h. Samen, und produziert diese einmal im Leben. Es ist bekannt, dass Pflanzenwachstumsregulatoren eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von samenlosen, fleischigen Früchten spielen. Unser Ziel war es, den Einfluss der Terminaldolde von H. sosnowskyi auf den Fruchtentwicklungsprozess in den Satellitendolden herauszufinden; den Auxin- und Gibberellin-Crosstalk-Effekt in Terminal- und Satellitendolden zu bewerten; die Bedeutung von GAs für die Trockenfruchtentwicklung von H. sosnowskyi in Terminal- und Satellitendolden zu bewerten.

Die Analyse der endogenen GAs in den Eierstöcken verschiedener Entwicklungsstadien von Terminal- und Satellitendolden zeigte eine Störung der hormonellen Dynamik während der Samenentwicklung durch die Hormonbehandlung. Die Ergebnisse zeigten, dass der frühe 13-hydroxylierte Stoffwechselweg, der das biologisch aktive Gibberellin, GA1, bildet, in den Samen von H. sosnowskyi überwiegend vorhanden ist. Darüber hinaus deuten unsere Ergebnisse auf eine unterschiedliche Regulation der Gibberelline innerhalb der terminalen und satellitenförmigen Blütenstände hin. Hohe Konzentrationen oder ein Mangel an dem Hormon in einem bestimmten Blütenstand könnten die Entwicklung lebensfähiger Samen stören. Wir identifizierten Genfragmente, die spezifisch für putative biosynthetische/katabolische GA-Oxidasen (GA 20-ox, 3-ox und 2-ox) und eine Cyclase (CPS) sind und für die Genexpressionsanalyse verwendet wurden. Die Transkriptniveaus der GA 20-ox, 3-ox und 2-ox Gene zeigten, dass Paclobutrazol die 3-ox und 2-ox Gene in den Satellitendolden signifikant hochreguliert. Die vorliegenden Ergebnisse unterstützen die Hypothese, dass die GA-Homöostase durch ein komplexes System streng reguliert wird. Die Hormonspiegel sind während der frühen Fruchtentwicklungsstadien stabil, insbesondere im terminalen Blütenstand, während die GA-Spiegel in den Satellitenblütenständen wahrscheinlich eher einer Modulation unterliegen. Diese Studie trägt zu einem besseren Verständnis der Interaktion verschiedener Phytohormone bei und wie deren Gleichgewicht die Trockenfruchtentwicklung von H. sosnowskyi beeinflusst. Darüber hinaus können die Daten die Anwendung von Pflanzenwachstumsregulatoren zur Kontrolle der Fruchtentwicklung von H. sosnowskyi verbessern und zur Entwicklung von umweltfreundlichen Strategien zur Kontrolle der Invasion invasiver monokarper Bärenklau-Arten beitragen.