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Florigen / FT-Protein (GI-CO-FT-Weg)

Kurzdefinition

FT (FLOWERING LOCUS T) ist das Florigen — ein 20-kDa-Phosphatidylethanolamin-Bindeprotein (PEBP), das in Blättern unter Kurztagbedingungen über den GI-CO-FT-Signalweg transkribiert, via Phloem zum Sprossapikalmeristem (SAM) transportiert wird und dort mit FD die MADS-Box-Gene AP1/SOC1 aktiviert, was die Blüteorganogenese einleitet; in Cannabis sind die Orthologe CsFT, CsCO und CsGI identifiziert (Haiden et al. 2025), und eine FT-assoziierte Mutation ist mit tageslängenunabhängiger Blüte (Autoflowering) verbunden.

Wissenschaftliche Beschreibung

GI-CO-FT-Signalkaskade (Arabidopsis-Modell und Cannabis-Orthologe):

circadiane Uhr → CsGI → CsCO → CsFT (Blatt) → Phloem-Transport → CsFT+FD (SAM) → SOC1/AP1 → Blüte

GIGANTEA (GI / CsGI): GI ist ein großes Kernprotein (~127 kDa), das als Teil des circadianen Uhr-Ausgabesystems fungiert. GI fördert die Stabilisierung des CO-Proteins (insbesondere über die GI-SKP1-FKF1-E3-Ligase, die CDF-Repressoren destabilisiert, die CO hemmen). Unter Langtagbedingungen ist GI-Aktivität ausreichend, um CO zu stabilisieren → CsFT-Induktion. CsGI wurde in Cannabis identifiziert und zeigt differentielle Expression zwischen photoperiod-sensitiven und autoflowering Genotypen (Haiden 2025).

CONSTANS (CO / CsCO): CO ist ein B-Box-Zinkfinger + CCT-Domäne-Transkriptionsfaktor. CO-Aktivität ist sowohl licht- als auch zeitabhängig: CO-Protein akkumuliert am Abend (circadiane Regulation), aber CO-Protein-Stabilität ist lichtabhängig — Rotlicht destabilisiert CO via COP1; Far-Red stabilisiert CO via PhyA. Unter Langtagbedingungen (Arabidopsis Langtagpflanze) stabilisiert abendliches CO → bindet FT-Promotor → FT-Expression. Bei Cannabis als Kurztagpflanze ist der Mechanismus invertiert: CO-Stabilisierung findet in der Dunkelphase statt; erst wenn die Dunkelphase lang genug ist (ausreichend Pfr→Pr-Konversion), wird CsFT über einen noch vollständig aufzuklärenden Mechanismus aktiviert.

FT / CsFT — das mobile Florigen: FT (FLOWERING LOCUS T) gehört zur PEBP (Phosphatidylethanolamin-Binding Protein) Familie. Das 20-kDa-Protein bindet keine bekannte Phosphatidylethanolamin in seiner blüteregulierenden Funktion; stattdessen fungiert es als mobilies Signal. Haiden et al. (2025) charakterisierten die CsFT-Expression unter verschiedenen Photoperioden (12 h, 16 h, 18 h Licht) und R:FR-Verhältnissen:

• Unter 12 h Licht: CsFT signifikant hochreguliert (ab Tag 3–5)
• Unter 18 h Licht: CsFT reprimiert
• Niedrigeres R:FR (0,5 vs. 1,2): Verstärkte CsFT-Expression unter Kurztagbedingungen → Phytochrom-CsFT-Verbindung

CsFT-Protein wird im Phloem (companion cells) der Blätter produziert und über die Siebröhren zum SAM transportiert — eine der wenigen bestätigten Langstreckentransporte eines Proteinsignals in Pflanzen.

FT + FD am Sprossapikalmeristem: Am SAM interagiert CsFT-Protein mit CsFD, einem bZIP-Transkriptionsfaktor, der konstitutiv im SAM exprimiert ist. CsFT-FD-Komplex bindet CArG-Box-Elemente im Promotor von SOC1 (SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS 1) und AP1 (APETALA1) — beides MADS-Box-Transkriptionsfaktoren. SOC1 und AP1 initieren die Umorganisation des SAM von vegetativem Meristem → Blütenmeristem → Infloreszenz-Organogenese.

FT-Ortholog und Autoflowering: Ein FT-Ortholog wurde direkt mit photoperiod-insensitiver (Autoflowering-)Blüte in Cannabis assoziiert (PubMed 38625758, 2024): Pflanzen mit konstitutiv exprimierten FT-Orthologen blühen unabhängig von Tageslänge. Dies ist komplementär zur CsPRR37-Mutation (die CsFT-Repressor entfernt, sodass FT konstitutiv exprimiert wird).

Kinetik der Blüteeinleitung: Haiden et al. (2025) maßen CsFT-Transkript-Dynamik nach Photoperiodwechsel: - Tag 3–5: CsFT in Blättern nachweisbar hochreguliert - Tag 7–10: CsFT-Protein am SAM → Blütenmeristem-Reorganisation beginnt - Tag 10–14 (sichtbar): Erste Blütenknospen (BBCH 51)

Das entspricht dem praktisch beobachteten Zeitfenster: 10–14 Tage nach 12/12-Schaltung erste sichtbare Blütenknospen bei photoperiod-sensitiven Sorten.

Biologische Auswirkungen

1. Schnelle Blüteeinleitung: CsFT-Export beginnt innerhalb von Tagen nach Photoperiodwechsel → keine Verzögerung bei korrektem Protokoll
2. R:FR-Einfluss: Low R:FR (Far-Red supplementiert) → erhöhte CsFT-Expression unter Kurztagbedingungen → potenzielle Blütebeschleunigung (Haiden 2025)
3. Temperatursensitivität: Circadiane Uhr (CsGI) ist temperatursensitiv → Temperaturschwankungen beeinflussen CsGI-Aktivität → indirekt CsFT-Timing

Anbau-Relevanz

• CsFT als molekularer Marker: Zukünftig: qPCR-Messung von CsFT-Expression zur Bestimmung des optimalen Schaltungszeitpunkts in Züchtungs-/Forschungsanwendungen
• EOD-FR für CsFT-Boost: Peterswald 2025 + Haiden 2025 legen nahe, dass EOD-Far-Red CsFT-Expression verstärkt → Blüteeinleitung 2–5 Tage früher
• Mutterlinien CsFT-stabil halten: Langtag-Beleuchtung (18+ h) → CsFT reprimiert → kein Blütenmeristem-Trigger; Night Break im 12/12 reicht für CsFT-Reprimierung
• Züchtungsrelevanz: CsFT-Allele und FT-regulatorische Varianten als Selektionsmarker für früh-/spätblühende Kultivare; CsPRR37-Marker für Autoflower

Verwandte Begriffe

• photoperiodik — Photoperiodismus-Überblick
• autoflower-genetik — CsPRR37-Mutation und konstitutives FT
• dunkelperiode-management — Schutz der Dunkelphase für CsFT-Induktion
• phytochrom — Phytochrom → Pfr/Pr → CsFT-Regulation

Quellen

• Haiden T et al. (2025) Sci Rep. PMC12095668. DOI: 10.1038/s41598-025-00430-7
• Leckie BC (2024) Plant J 118:1726–1741. DOI: 10.1111/tpj.16726
• Salentijn EMJ et al. (2019) Front Plant Sci 10:614. DOI: 10.3389/fpls.2019.00614
• Giakountis A & Coupland G (2008) Curr Opin Plant Biol 11:23–29. PMID: 18977685. DOI: 10.1016/j.pbi.2007.10.013