4D-Entwicklungsgradienten im Endosperm der Gerste: biologischer Nachweis, virtuelle Rekonstruktion und Identifizierung von Regulatorgenen

• Antragstellerin: Dr. Winfriede Weschke
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2005 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 17588024

Im vorliegenden Projekt ist geplant, 4D-Entwicklungsgradienten im Gerstenendosperm sichtbar zu machen und zu untersuchen. Zur Darstellung des wachsenden Korns (4D-Modell) werden 25 räumliche NMR-Modelle sich entwickelnder Gerstenkaryopsen produziert und aligniert. Mittels serieller in situ-Lokalisierung von Markergen-mRNA wird die Differenzierung von modifiziertem Endosperm, Transferzellen, Aleuron und Stärkeendosperm dokumentiert. Biolumineszenz-Imaging soll verwendet werden, um Metabolitgradienten sichtbar zu machen. Die Visualisierung der räumlich/zeitlichen Entwicklungsgradienten erfolgt durch Segmentierung, Schnitterkennung und Einpassen der in situ-Daten und Metabolitmuster in die räumlichen Modelle. Sowohl zur 4D-Modellierung als auch zur Visualisierung räumlich/zeitlicher Entwicklungsgradienten werden bioinformatische Methoden und Werkzeuge entwickelt. Mit Hilfe der Mikrodissektion sollen als besonders wichtig erkannte zelluläre Bereiche der räumlich/zeitlichen Differenzierungsgradienten isoliert werden. Das Verfahren ermöglicht (i) die Analyse der lokalen Genexpressionsmuster und die Identifizierung neuer putativer Schlüsselregulatoren der Differenzierung des Endosperms, (ii) die parallele Erstellung von Metabolitprofilen. Bioinformatische Korrelation von Expressions- und Metabolitdaten soll metabolische Komponenten des Regulationsprozesses identifizieren. Die im Projekt zu erarbeitenden Daten und Verfahren bilden einen wesentlichen Baustein der integrativen Biologie des Getreidesamens und sind Basis einer systembiologischen Analyse sowie anwendungsbezogener Projekte.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Privatdozentin Dr. Ljudmilla Borisjuk; Professor Dr. Udo Seiffert; Privatdozent Dr. Frank Volke