Mechanismen von abiotischen Stressantworten in Tomate (Solanum lycopersicum)

• Antragsteller: Professor Dr. Jörg Kudla
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 253721201

Langfristiges Ziel dieses Projektes ist es, das Verständnis für die molekularen Mechanismen und zugrundeliegenden genetischen Komponenten von Hitze- und Salzstresstoleranz in Tomaten zu erweitern. Im Laufe des letzten Förderungszeitraumes haben wir die generative Hitzetoleranz der palästinensischen Tomatensorte P2 bestätigt und dieses Merkmal initial charakterisiert. Des Weiteren haben wir Hinweise auf eine Salztoleranz in Bezug auf Befruchtung und Fruchtansatz für diese Sorte gefunden. Ein neues Konzept der Salztoleranz von Pflanzen, das sich während des letzten Förderungszeitraumes abzeichnete, basiert auf der Identifizierung eines Transpirations-abhängigen Salztoleranz Signalweges in Arabidopsis. In dieser Hinsicht haben wir nicht nur einen CBL-CIPK Komplex, sondern auch eine ROP GTPase als bisher unbekannte Komponenten dieses Signalweges identifiziert. Wir konnten erfolgreich ein homologes CBL-CIPK-RBOHF Modul aus der Tomate identifizieren und assemblieren und haben genetische Ansätze entwickelt und initiiert um die molekularen und physiologischen Funktionen dieser Proteine genauer zu untersuchen. Basierend auf unserer Identifizierung von ROP11 aus Arabidopsis als einer Komponente der Transpirations-abhängigen Salztoleranz haben wir gleichermaßen die Charakterisierung der kleinen GTPase SlROP9 (Homolog von AtROP11) aus der Tomate durchgeführt. Basierend auf diesen Ergebnissen planen wir zwei spezifische Ziele während des beantragten Verlängerungszeitraumes zu verfolgen:(i) Wir wollen die generative Hitzetoleranz der P2 Sorte (Toleranz gegenüber Mittagshitze und möglicherweise auch Toleranz gegenüber erhöhten Nachttemperaturen) genauer charakterisieren sowie die genetisch zugrundeliegende(n) Ursache(n) für diese abiotische(n) Stresstoleranz(en) ermitteln. Ebenso wollen wir die Charakteristika sowie die genetischen Ursachen der generativen Salztoleranz, die wir für dieses Kultivar beobachtet haben, untersuchen und aufklären. Hierzu werden wir in vitro und in vivo Ansätze, wie z. B. Pistil Feeding Assays, kombinieren, um den Hitze- und Salztoleranten Phänotyp der Sorte P2 detailliert zu charakterisieren. Anschließend werden wir die bereits bestehenden F2 Populationen für großangelegte Phänotypisierungen und initiale, RAPD-basierte QTL Kartierungen/Verifizierungen verwenden und eine anschließende positionelle Klonierung mithilfe von NGS durchführen.(ii) Des Weiteren werden wir die molekularen Mechanismen und physiologischen Funktionen des CBL-CIPK-RBOH-ROP Moduls aus der Tomate, welches wir während des letzten Förderungszeitraumes assembliert haben, untersuchen. Der Focus wird hierbei auf der weiteren Herstellung und Charakterisierung von genetisch modifizierten Tomatenlinien liegen, wodurch die Funktion und physiologische Bedeutung dieser Proteine aufgeklärt werden soll. Insgesamt sollten diese Ansätze unser Verständnis für die Mechanismen und Signalnetzwerke, die der Hitze- und Salztoleranz von Tomaten zugrunde liegen, erheblich verbessern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel, Palästina
• ausländische Mitantragsteller: Privatdozent Dr. Omar Darissa; Professor Dr. Shaul Yalovsky