Vernalisation
Die Vernalisation bezeichnet die Blühinduktion bei Pflanzen nach einer längeren Kälteperiode. Diese ist art- und sortenspezifisch. Der Kältereiz muss über einen längeren Zeitraum zwischen 0 und 10°C liegen. Außerdem kann diese Kälteperiode je nach Art in unterschiedlichen Abschnitten des Lebenszykluses der Pflanze wahrgenommen werden.
Bekannt für Ihre Vernalisation sind Getreidearten, diese werden daher in Winter- und Sommergetreide unterschieden. Wintergetreidesorten werden im Herbst ausgesät, überdauern den Winter, die Kälteperiode, auf dem Feld und blühen im darauffolgenden Frühjahr. Die wassergesättigten Samen der Wintergetreidesorten und anderen einjährigen Pflanzen können bereits vernalisiert werden. Zweijährige Pflanzen (z.B. Schwarzes Bilsenkraut, Hyoscyamus niger) bilden im ersten Jahr häufig nur Blattrosetten und blühen erst in dem darauffolgenden Sommer. Zur Vernalisation kommt es bei diesen Pflanzen erst im Rosettenstadium, daran schließt sich gleich die Phase des Streckungswachstums an. Das heißt, die Sprossachse bildet sich und die Blüten reifen heran, diesen Prozess nennt man auch ‚schießen‘.
Pflanzen nehmen die Kälte an der Sprossspitze des Embryos, also der meristematischen Zone des Sprossapexs wahr. In Experimenten hat man nur diese Bereiche gekühlt und konnte feststellen, dass es nur in diesen Bereichen zur Blütenbildung gekommen ist, obwohl die Pflanzen bei höheren Temperaturen heran gezogen wurden. Der Prozess der Vernalisation ist je nach Temperatur ein- und ausschaltbar. Wird die Pflanze längere Zeit mit höheren Temperaturen behandelt wird die Vernalisation aufgehoben (Devernalisation). Dieser Prozess ist auch wieder umkehrbar, durch erneute Kältebehandlung (Revernalisation).
Der Prozess der Vernalisation ist auf molekulare Ebene noch nicht vollständig aufgeklärt. Es wird vermutet, dass über Methylierung- und Demethylierung der DNA (durch DNA-Methylasen) der Prozess gesteuert wird. Jedoch konnte die Vernalisation nicht immer über eine künstliche Demethylierung mit Hilfe von Azacytidin eingeleitet werden. In Experimenten mit der Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) konnte das Gen Flower Locus C (FLC) als zentrales Element für die Unterdrückung der Blütenbildung bei Wärme identifiziert werden. In Kälteperioden wird der Transkriptionsfaktor „vernalisation 2“ (vrn2) gebildet. Dieser bindet an den FLC Promotor und unterdrückt die Expression. Somit wird die Blütenbildung durch Hemmung des Repressors indiziert.