Florigen / FT-Protein
Kurzdefinition
Florigen ist das mobile Blühsignal der Pflanze — molekular das FT-Protein (FLOWERING LOCUS T), ein kleines PEBP-Protein, das unter Kurztagsbedingungen in Blättern synthetisiert, über das Phloem zum Sprossmeristem transportiert wird und dort die Umprogrammierung von vegetativem zu reproduktivem Wachstum auslöst. In Cannabis sind vier FT-Orthologe (CsFT1-4) bekannt; CsFT3 ist der primäre Florigen-Kandidat, während eine CsPRR37-Splice-Mutation alle Autoflower-Sorten erklärt.
Wissenschaftliche Beschreibung
Cannabis PEBP-Genfamilie (12 Mitglieder)
| Gen | Klade | Funktion | SD-Response | Locus |
|---|---|---|---|---|
| CsFT3 | FT | Primärer Florigen-Kandidat | Stark ↑ nach SD in apikalen Blättern | – |
| CsFT1 | FT | Autoflowering-Faktor | Mit Autoflower2-Locus assoziiert | Autoflower2 |
| CsFT2 | FT | Unbekannt | Nicht charakterisiert | – |
| CsFT4 | FT | Erhöht an Knoten 6 | Partiell | – |
| CsTFL | TFL1 | Floraler Repressor | Reduziert an K6/K7 | – |
| CsATC | TFL1 | Floraler Repressor | – | – |
| CsBFT/CEN (3x) | CEN | Floraler Repressor | Reduziert an K7 | – |
| CsMFT1-3 | MFT | Keimung/Samenentwicklung | – | – |
Alle CsFT-Proteine besitzen das konservierte Tyrosin Y88 (floreale Promotoraktivität), das sie von TFL1/CEN-Klasse (Histidin = Repressor) unterscheidet.
Autoflower-Genetik: Zwei unabhängige Loci
Autoflower1-Lokus (CsPRR37, Chromosom 1, 17,74-22,94 Mb): - Splice-Site-Mutation in CsPRR37 (PSEUDO-RESPONSE REGULATOR 37, Zirkadian-Uhrgen) - Funktionsverlust entkoppelt zirkadiane Repression von CsFT - Recessiver Mendelscher Erbgang (1:2:1): homozygot-rezessiv → tagesneutral - Erklärt alle photoperiodunabhängig blühenden Autoflower-Sorten (Leckie et al. 2024, PMID:38525679)
Autoflower2-Lokus (CsFT1): - Konstitutive oder deregulierte CsFT1-Expression → tagesneutrale Blüte (PMID:38625758) - Zweiter, unabhängiger genetischer Weg zum Autoflowering
Florigen-Aktivierungs-Komplex (FAC)
Am SAM: FT-Protein + 14-3-3-Proteine (Cannabis: 9 Homologe) + FD-TF (bZIP; Cannabis: 2 Homologe, FD-like ~80 Mb Chromosom 4) = Florigen Activation Complex (FAC).
FAC aktiviert MADS-Box-Gene: - CsSOC1a/b/c (drei SOC1-Orthologe) - CsAP1 (APETALA1) - CsLFY (LEAFY) - → alle an Knoten 7 (reproduktiv) gegenüber Knoten 4/6 (vegetativ) hochreguliert
Upstream: CsSPL9 aktiviert direkt LFY und AP1.
Signalweg (photoperiodisch)
Phytochrom B / Cryptochrom
↓ (Lichtsignal)
Zirkadiane Uhr (CsPRR37, CsGI, CsELF3)
↓ (Zeitgebung)
CO/COL-Transkriptionsfaktoren
↓ (unter SD aktiviert)
CsFT3-Hochregulation (Blatt-Phloem-Begleitzellen)
↓ (Phloem-Transport zum SAM)
FAC (FT + 14-3-3 + FD)
↓
CsSOC1 → CsLFY / CsAP1
↓
SAM-Umprogrammierung: vegetativ → reproduktiv
Unter Langtag: CsPRR37 reprimiert aktiv die CsFT-Expression. Unter Kurztag entfällt diese Repression.
Temperatur-Effekt auf FT-Transport
Bei niedrigen Temperaturen (<15°C) bindet FT das Membranphospholipid Phosphatidylglycerol → eingeschränkte Phloem-Mobilität → verzögerte Blühinduktion. Bei höheren Temperaturen gelöst → schnellerer FT-Transport → beschleunigte Blühinduktion.
Biologische Auswirkungen
Zellebene im SAM: FAC bewirkt Transkriptionsumlagerung von vegetativen Identitätsgenen (KNOTTED-like, STM) zu reproduktiven (AP1, LFY, SOC1). Zellteilungsebene verlagert sich von phyllotaktischer Blattproduktion zur Blütenprimordien-Initiation.
Sichtbare Marker: (1) Phyllotaxiswechsel zu parastich/dekussiert im Apex, (2) Internodienkompression am Sprossscheitel, (3) Brakteen statt Blätter, (4) Pistille sichtbar 7-14 Tage nach 12/12 bei photoperiodischen Sorten.
Anbau-Relevanz
12/12-Umstellung: Trigger für CsFT3-Hochregulation. Zeitfenster bis sichtbare Blütenbildung: 7-14 Tage (sortenabhängig).
Autoflower-Sorten: Keine 12/12 nötig; Blüte 3-5 Wochen ab Keimung. Training-Fenster sehr kurz → Topping/Mainlining muss in erste 2-3 Wochen passen.
Temperatur: Dunkelperiode unter 15°C verzögert Blühinduktion durch eingeschränkten FT-Transport.
Training-Effekt: Getoppte Pflanzen (mehrere Apices) → FT-Signal verteilt auf mehrere Meristeme → 1-3 Tage verzögerte Blühinduktion (klinisch berichten Grower dies konsistent).
Mindest-Vegetationsreife: Reproduktive Kompetenz erfordert Abschluss des miR156-Abfalls (Stipeln sichtbar, Knoten 5-6+). Zu frühe 12/12-Umstellung mit noch fehlender Kompetenz → Zwergpflanze.
Licht-Leck: Auch kurze Lichtunterbrechung in der Dunkelperiode kann CsFT3-Expression supprimieren (CO/COL-TF-abhängig) → Blühinduktion gestört → Hermaphroditismus-Risiko.
Verwandte Begriffe
- photoperiodik — Kurztagsreaktion, Florigen ist der Effektor
- apikaldominanz — bestimmt welche Meristeme FT empfangen und blühen können
- ontogenese — FT-Signal setzt adulte vegetative Kompetenz voraus
- juvenilitaet-maturitaet — miR156/miR172-Achse schafft Voraussetzung für FT-Responsivität
Quellen
- Steel L. et al. (2023): DOI:10.3389/fpls.2023.1227898
- Leckie K.M. et al. (2024): PMID:38525679
- Tooke F. et al. (2024): PMID:38625758. DOI:10.1111/tpj.16769
- Haiden S.R. et al. (2025): PMC12095668