Molecular and physiological responses to elevated temperatures in Arabidopsis thaliana and barley

Abstract

Zu thermomorphogenen Reaktionen von Arabidopsis thaliana Keimlingen zählen die temperatur-induzierte Verlängerung von Wurzel, Hypokotyl und Petiolen. Die Aufdeckung der molekularen Signalkomponenten, die diese Wachstumsreaktionen regulieren, hat in den letzten zehn Jahren erhebliche Fortschritte gemacht. Es ist jedoch immer noch nicht bekannt, ob es sich bei der Temperaturwahrnehmung und -reaktion um universelle Prozesse handelt, die in allen Pflanzenorganen gleichmäßig ablaufen. In meiner Arbeit konnte ich zeigen, dass die Thermomorphogenese in A. thaliana sowohl auf autonome, als auch intraorgan-spezifische Temperaturwahrnehmungs- und Temperatursignaling-Mechanismen beruht. Die Temperaturreaktionen des Sprosses erfordern sowohl lokale als auch systemische Prozesse, während Wurzeln Temperaturen unabhängig vom Spross wahrnehmen und darauf reagieren können. Neben der Untersuchung von Temperaturreaktionen in A. thaliana habe ich ähnliche Reaktionen in Hordeum vulgare untersucht.

Increased elongation of roots, hypocotyls and petioles in warm temperatures are hallmarks of seedling thermomorphogenesis. The identification of molecular signaling components regulating these growth responses has made significant progress over the past decade. However, it is still unknown, whether temperature sensing and responses are universal processes that occur uniformly in all plant organs. Here, I could show that seedling thermomorphogenesis in Arabidopsis thaliana involves autonomous as well as organ-interdependent temperature sensing and signaling. Shoot temperature responses require local as well as systemic processes, whereas seedling roots can sense and respond to temperature independently of shoot-generated systemic signals. While focusing on A. thaliana, I studied similar responses in the Hordeum vulgare. By assessing warmth-induced growth in barley, I analyzed whether the responses identified in A. thaliana can be transferred to distantly related crops.