Europäisches Pflanzenembryologie-Konsortium

• Antragsteller: Professor Dr. Gerd Jürgens; Professor Dr. Thomas Laux; Dr. Michael Nodine; Professor Dr. Ben Scheres; Professor Dr. Dolf Weijers, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 243730517

Während der Embryogenese entsteht ein einfacher Bauplan der Pflanze, dem während der postembryonalen Entwicklung neue Organe zugefügt werden. Die frühen Embryonalstadien von Arabidopsis sind wegen der begrenzten Zahl und vorhersagbarer Teilungsmuster der Zellen ideal geeignet, um Regulatoren der Entwicklung und den Kontext ihrer Wirkung zu untersuchen. Das hier beantragte Verbundprojekt untersucht molekulare Mechanismen, die vier fundamentalen, aufeinander folgenden Differenzierungsschritten zu Grunde liegen: (1) Spezifizierung des Embryos gegenüber dem extra-embryonalem Suspensor, (2) Spezifizierung der Epidermis, (3) Spezifizierung von Leitgewebe und Grundgewebe und (4) Spezifizierung der Stammzellsysteme an Spross- und Wurzelpol. Dazu werden wir bereits identifizierte zentrale Regulatoren dieser Entwicklungsschritte verwenden und den Kontext ihrer Wirkung aufklären. Durch genomweite Transkriptprofilierung in mutanten Embryonen sowie Chromatin-Immunopräzipitierung mit anschließendem Next-Generation Sequencing werden Bindestellen und biologisch bedeutsame Zielgene dieser Regulatoren identifiziert. Darüber hinaus werden wir unabhängige zelltyp-spezifische Expressionsprofile erstellen, um den molekularen Kontext dieser entscheidenden Differenzierungsschritte zu definieren. Schließlich werden wir mit der posttranskriptionalen Regulation durch MikroRNAs eine neue Ebene der Regulation in der frühen Embryogenese charakterisieren. Zusammen genommen werden diese Ansätze regulatorische Netzwerke identifizieren, die embryonale Entwicklungsschritte und deren Wechselwirkungen untereinander steuern. Zusätzlich werden genetische Analysen sowie 3D- und Echtzeit-Visualisierungen verwendet werden, um die Rolle neu identifizierter Regulatoren zeitlich und räumlich zu definieren.Das Konsortium umfasst fünf internationale Partner, jeder ausgewiesen durch Arbeiten zur embryonalen Entwicklung. Die Partnerlabors haben entscheidend dazu beigetragen, Regulatoren zu identifizieren, die den Ausgangspunkt für dieses Projekt bilden. Jeder Partner untersucht innerhalb dieses Vorhabens einen anderen Entwicklungsschritt und trägt sich ergänzende methodische Expertisen bei. Ergebnisse, Materialien und Techniken werden über eine gemeinsame Homepage ausgetauscht, um ein Höchstmaß an Synergie zu erreichen. Die enge Koordination der Aktivitäten ist eine wichtige Voraussetzung, um Arbeitsdopplung zu vermeiden, und Verbindungen zwischen den einzelnen regulatorischen Netzwerken zu erkennen. Dieses Gemeinschaftsprojekt wird zu einer wettbewerbsfähigen europäischen Forschungsbasis beitragen, um fundamentale Bausteine der Pflanzenentwicklung zu untersuchen. Die Bündelung internationaler Kompetenz und Ressourcen ist eine notwendige Voraussetzung, um ein umfassendes Verständnis der frühesten formativen Ereignisse in der Pflanzenentwicklung zu erlangen und notwendige Grundlagen für die Pflanzenzucht und die agrarwirtschaftliche Vermehrung von Pflanzen zu schaffen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Niederlande, Österreich