Die Rolle der WIH1/2 Peptide bei der Umschaltung von somatischem zu generativem Zellschicksal bei Pflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Laux
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226768757

Das Ziel dieses Projekts ist es, die molekularen Mechanismen, die die Entwicklung der Keimbahn in Pflanzen regulieren, zu untersuchen. Im Gegensatz zu Tieren, bei denen die Keimbahn schon früh in der Embryogenese vom Soma getrennt ist, haben Pflanzen die faszinierende Fähigkeit entwickelt, haploide Gameten aus somatischen Zellen im adulten Organismus zu bilden; eine Eigenschaft, die die bemerkenswerte Plastizität von Pflanzenzellen widerspiegelt und die von großer ökonomischer Bedeutung für Samenproduktion und Pflanzenvermehrung ist. In den weiblichen Organen der Blüte wird nur eine Zelle jeder Ovule zur Megasporen-Mutterzelle (MMC) umprogrammiert, die anschließend in die Meiose eintritt und aus der letztlich die Eizelle hervorgeht. Die molekularen Regulationswege die zur Etablierung der MMC führen sind weitgehend unbekannt. Während der ersten Förderungsperiode haben wir einen neuen molekularen Mechanismus für die Wirkungsweise der pflanzenspezifischen WIH1 (WINDHOSE1) und WIH2 Peptide bei der Initiierung der MMC Entwicklung entdeckt. Auf Grund unserer Ergebnisse schlagen wir ein Modell vor, in dem WIH Peptide in der Epidermis der Ovulen als neuartige Andockstellen für mit RABA1 Proteinen dekorierte Vesikel fungieren, wodurch das Auxintransportprotein PINFORMED1 an die Plasmamembran geliefert wird. Die dadurch hervorgerufene Ansammlung des Phytohormons Auxin in der Epidermis ist entscheidend für die Entwicklungsregulation der darunterliegenden MMC. In der zweiten Förderungsperiode werden wir dieses Modell testen und die molekularen Mechanismen herausarbeiten. Die geplanten Untersuchungen werden neue mechanistische Einsichten grundlegender molekularer Prozesse bei der Programmierung von Zellschicksal und bei der Initiierung der generativen Entwicklung liefern und zugleich zu Konzepten für regenerative Strategien ökonomisch wichtiger Pflanzenarten beitragen

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen