Light and temperature as developmental signals in woodland strawberry and red raspberry

Plants adjust their development by responding to temperature, photoperiod and light quality as indicators of season and the prevailing environment. Seasonal flowering strawberries (Fragaria sp.) and red raspberry (Rubus idaeus) are temperate species that are typically induced to flower under the short days (SD) that occur in the autumn. Temperature strongly influences the SD effects. Woodland strawberry (Fragaria vesca) is a model plant for the garden strawberry (F.× ananassa) and woody Rosaceae plants. The floral repressor FvTERMINAL FLOWER1 (FvTFL1) in the woodland strawberry causes seasonal flowering. Under non-inductive long day (LD) activation of FvFLOWERING LOCUS T1 (FvFT1) >FvSUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 (FvSOC1) > FvTFL1-pathway suppresses flowering. The objective was to study how temperature regulates flowering in the woodland strawberry. In addition, the effects of light quality in the woodland strawberry and the tunnel-grown red raspberry were studied. Expression studies and transgenic plant approaches showed that FvTFL1 protein integrates the photoperiod and temperature signals in the woodland strawberry. At non-inductive high temperature FvTFL1 is highly activated to suppress flowering. Other regulators than FvSOC1 are involved in the up-regulation of the FvTFL1 gene: especially under SD conditions. The FvSOC1 dependent photoperiodic regulation of FvTFL1 has a major role but only at intermediate temperatures. The down-regulation of the FvTFL1 gene allows for flower induction at cool temperatures. FvFT1 was observed to mediate the light quality signal. Far-red and red wavelengths had opposite effect on flowering of the SD and LD flowering genotypes indicating that floral response depends on the presence of FvTFL1. Furthermore, in the absence of functional FvTFL1 protein, the FvFT1 was found to function as an LD dependent floral activator. Light quality also affected flowering in the raspberry in a cultivar dependent manner. The use of an FR absorbing photoselective film led to increased number of flowers in primocane fruiting cultivars (LD plants) and decreased number of flowers in floricane fruiting cultivars (SD plants). The results suggest that the modification of a combination of temperature, photoperiod and light quality is a potential approach to use in controlling vegetative and generative growth in strawberry and raspberry.Päivänpituus, valon laatu ja lämpötila ovat vuodenaikaa ja kasvuolosuhteita kuvaavia tekijöitä, jotka ohjaavat kasvien kasvua ja kehitystä. Mansikan (Fragaria sp.) ja vadelman (Rubus idaeus) kukintakehitys alkaa syksyllä lyhyessä päivänpituudessa. Päivänpituuden lisäksi lämpötilalla on voimakas vaikutus lyhytpäivävaatimukseen. Päinvastoin kuin em. kausisatoisilla mansikka- ja vadelmalajikkeilla, pitkä päivänpituus edistää jatkuvasatoisten lajikkeiden kukintakehitystä. Ahomansikka (Fragaria vesca) on mallikasvi, jota hyödynnetään puutarhamansikan ja laajan ruusukasvien heimon kukintasäätelyn tutkimuksessa. Ahomansikan kausittaisen kukinnan aiheuttaa repressorigeeni FvTERMINAL FLOWER 1 (FvTFL1). Pitkä päivä aktivoi FvFLOWERING LOCUS T1 (FvFT1) >FvSUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 (FvSOC1) > FvTFL1 -geenireitin, joka estää kukintaan virittymisen, kukintainduktion. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää, miten lämpötila säätelee ahomansikan kukintainduktiota. Lisäksi tutkittiin valonlaadun vaikutusta ahomansikan ja vadelman kukintaan. Geenien ilmenemisanalyysi (qPCR) ja geenien ilmentäminen jatkuvasti siirtogeenisissä kasveissa osoittivat, että FvTFL1 proteiini yhdistää lämpötila ja päivänpituussignaalit ahomansikassa. Korkea lämpötila aktivoi voimakkaasti FvTFL1 -geenin, joka estää kukinnan. Alkusyksylle tyypillisissä 15-18°C:n lämpötiloissa tärkeän FvSOC1 > FvTFL1 -säätelyn lisäksi korkeammissa lämpötiloissa FvTFL1 -geenillä on myös muita säätelytekijöitä, erityisesti lyhyessä päivänpituudessa. Matala lämpötila laskee FvTFL1 -geenin ilmenemistasoa sallien kukintainduktion. Tutkimuksessa havaittiin punaisen ja pitkäaaltoisen punaisen valon aiheuttavan päinvastaisen kukintavasteen kausi- ja jatkuvasatoisella ahomansikalla. Tulosten perusteella FvFT1 -geeni välittää valonlaatusignaalin, mutta kukintavaste riippuu FvTFL1 -geenistä. Valonlaatu vaikuttaa myös vadelman kukintaan lajikkeesta riippuen. Pitkäaaltoisen punaisen valon poistaminen lisäsi syysvadelmalajikkeiden kukkien lukumäärää, kun taas kausisatoisten vadelmalajikkeiden kukkien lukumäärä väheni. Tutkimus osoittaa, että lämpötila, päivänpituus ja valonlaatu ovat kasvua ohjaavia tekijöitä, joita säätämällä voidaan ohjata mansikan ja vadelman kasvua ja kukintakehitystä