Sequenz- und Chromatin-Merkmale des größten bekannten pflanzlichen Geschlechtschromosoms

• Antragstellerin: Professorin Dr. Susanne Sabine Renner
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 254585705

Unisexualität des Landpflanzen-Sporophyten entstand viele Male, was bedeutet, dass auch verschiedene Formen der Geschlechtsbestimmung unabhängig entstanden, u.a. XY Systeme mit homomorphen oder heteromorphen Geschlechtschromosomen. Letztere kennt man von Cannabis, Humulus, Silene, Rumex und Coccinia, der Cucurbitaceae, die im Fokus dieses Projektes steht, welches frühere Vorhaben zur Evolution von pflanzlichen Geschlechts-chromosomen und ihrer Entstehung in Coccinia mit neuen Methoden fortführt. Wir haben bestätigt, dass das Y Chromosom von C. grandis das größte aller Landpflanzen ist, während das Genom dieser Art relativ klein ist und phylogenetisch nahe Cucumis, einer Gattung mit >5 annotierten Gesamtgenomen von ökonomisch wichtigen Arten. Durch das Projekt sollen zwei Lücken im derzeitigen Verständnis von pflanzlichen Geschlechtschromosomen geschlossen werden: (i) Fehlende Daten zur DNA-Zusammensetzung von heteromorphen Sex-Chromosomen und (ii) mangelnde Information zu möglichen Histon-Methylierungs-Unterschieden zwischen den X und Y Chromosomen wie sie bei tierischen dosage- compensation Systemen eine Rolle spielen. Um diese Lücken zu schließen, werden wir die Geschlechtschromosomen durch flow cytometry und Mikro-Dissektion isolieren, um Illumina-Sequenzdaten für ein männliches Genom, ein weibliches Genom, reine X Chromosomen und reine Y Chromosomen zu generieren. Bioinformatische Analysen werden dann zeigen, welche Typen von repetitiver DNA vorliegen und in welchen relativen Häufigkeiten, wobei die Erwartung ist, dass die Größenzunahme des Y Chromosoms sich der Akkumulation bestimmter Transposons schuldet. Die nötigen bioinformatischen pipelines sind im Labor Renner durch ein Projekt zur repetitiven DNA in Polyploiden etabliert und können für das neue Projekt adaptiert werden. Pilotdaten für das Projekt wurden durch den vorgesehenen postdoc während dreier Besuche in den Labors von J. Fuchs und A. Houben am IPK in Gatersleben erhoben. Die erwartete repetitive DNA soll auch zur Entwicklung von FISH probes benutzt werden, mit deren Hilfe die Karyotypen der Verwandten von C. grandis (die wir in Kultur haben) untersucht werden sollen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen