De genetische controle van bloeitijd en zaaddormantie in een model voor de gematigde graangewassen

Bloei en zaadkieming zijn twee belangrijke gebeurtenissen in de levenscyclus van een plant waarbij telkens beslist wordt om de transitie te maken van een eerder robuuste staat naar een meer kwetsbare staat. Deze gebeurtenissen zijn onverbreekbaar gelinkt met het proces dat de timing van het andere proces reguleert. Deze timing is ook nog eens sterk gereguleerd door de omgeving waarbij condities zoals temperatuur, water en licht de grootste impact hebben. Verschillende voorwaarden moeten voldaan zijn vooraleer deze gebeurtenissen plaatsvinden en om te garanderen dat deze fasetransities op het optimale moment gebeuren om maximaal reproductief succes te garanderen. Verschillende gematigde soorten vragen een lange koudeperiode of vernalisatie voor bloei omdat dit de rol vervult van een seizoenseigen omgevingsverandering die de timing van bloei synchroniseert met de optimale omgevingscondities van de lente. Het niveau van kiemrust, waarmee de onmogelijkheid om te kiemen wordt bedoeld ondanks optimale omgevingsomstandigheden, is ook sterk gereguleerd door temperatuur. Koude temperature gedurende zaadontwikkeling kunnen kiemrust niveaus verhogen terwijl koude temperaturen tijdens imbibitie kieming kunnen promoten in sommige soorten.

Deze kenmerken zijn niet enkel belangrijk vanuit een biologisch perspectief: bloeitijd en kiemrust werden geselecteerd door mensen om het areaal van belangrijke gewassen te vergroten. Door veranderingen in bloeitijd, werden gematigde gewassen zoals tarwe nu wereldwijd geteeld onder een grote variatie van klimaten. Lage kiemrust werd geselecteerd voor homogeniteit in kieming om efficiëntie in de landbouw te promoten. Kennis over deze processen kan ons helpen om de ontwikkeling van planten verder te verfijnen en de gewasproductie verder te verhogen of te helpen gewassen te veredelen die beter aangepast zijn aan toekomstige klimaatomstandigheden.

Deze thesis beschrijft hoe bloei en kiemrust genetisch en via de omgevingsomstandigheden worden gereguleerd in het gematigd gras model Brachypodium distachyon (Brachypodium). In hoofdstuk 2 werd een overzicht gegeven van alle referenties naar FLC homologen in granen. Dit hoofdstuk beschrijft de functie van deze genen in bloeitijd met expliciete referentie naar hun relatie met de FLC clade in Arabidopsis thaliana, omdat dit ontbrak in de literatuur.

In hoofdstuk 3 werd de functie van BdVRT2 in het reguleren van bloeitijd beschreven. De devernalisatierespons van de wild-type Bd21-3 werd ook voor het eerst beschreven.

In hoofdstuk 4 werd de functie van het FLC homoloog BdMADS37 besproken. Er werden aanwijzingen gevonden dat BdMADS37 een negatieve regulator van bloei is, maar meer onderzoek is nodig om dit te bevestigen.

In hoofdstuk 5 werd de invloed van maternale en imbibitie temperatuur op kiemrust onderzocht. We verzamelden aanwijzingen dat temperatuur in verschillende ontwikkelingsstadia een onafhankelijke invloed heeft op kiemrust. Een nieuwe rol werd ook ontdekt voor het FLC homoloog BdOS2 in de regulatie van kiemrust. Daarenboven werden verschillende mutanten gegenereerd via EMS-geïnduceerde mutagenese en deze zullen gebruikt worden om nieuwe regulatoren van kiemrust te identificeren. 

We concluderen dat deze thesis de verschillende manieren waarop temperatuur belangrijke gebeurtenissen in de levenscyclus van een plant heeft geanalyseerd. Nieuwe functies voor BdVRT2 en BdOS2 werden ook beschreven. De plantkunde onderzoeksgemeenschap werd op de hoogte gebracht van de status van FLC onderzoek in granen. Verschillende nieuwe mutanten in bloeitijd en kiemrust werden gegenereerd om verder te onderzoeken in de toekomst.