Genetische Analyse der Anpassungsfähigkeit von Wurzeln an Trockenstress in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana

• Antragstellerin: Dr. Heike Lindner
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281317335

Wasserdefizit ist ein bedeutender und natürlicher Stress für Pflanzen. Es ist jedoch noch immer sehr wenig über die molekularen Mechanismen bekannt, die Wurzeln nutzen, um sich an diese Umweltbedingung anzupassen. Der Hauptgrund dafür liegt in der Schwierigkeit diese Bedingungen im Labor nachzuahmen. GLO-Roots (Wachstums und Lumineszenz Beobachtung von Wurzeln) bietet die einzigartige Gelegenheit durch Wasserdefizit verursachte Veränderungen in der Architektur von Wurzeln in Erde sichtbar zu machen. Vorläufige Daten haben ergeben, dass Wurzeln trockene Erde meiden, indem sie ihr gravitropisches Wachstum erhöhen und somit senkrechter in die Erde wachsen, um tiefer liegendes Wasser zu erreichen. Unsere Hypothese ist daher, dass sich dieser Ausweichmechanismus der Wurzel zwischen verschiedenen Arabidopsis Akzessionen aus unterschiedlichen klimatischen Gegenden unterscheidet. Eine genomweite Assoziierungsanalyse soll die genetische Grundlage der durch Wasserdefizit verursachten Veränderungen der Wurzelarchitektur aufklären. Ausserdem werden Nachkommen aus Kreuzungen von Pflanzen mit extremen Wurzelphänotypen anhand von Massensegregantenanalyse oder quantitativer Merkmalsidentifizierung untersucht. Um herauszufinden, ob das tiefere Wurzelwachstum durch eine stress-induzierte Hormonsignalkaskade verursacht wird, werden räumliche und zeitliche Dynamiken von hormon-induzierten Reportern charakterisiert und das Wurzelwachstum von Mutanten, welche hormonelle Aspekte beeinträchtigen, analysiert. Zusammenfassend möchten wir die molekularen Mechanismen aufklären, die für Wasserdefizit verursachte Wurzelarchitekturveränderungen in der Modelpflanze Arabidopsis thaliana verantwortlich sind. Das GLO-Roots System bietet uns dazu die einzigartige Möglichkeit Wurzeln unter möglichst natürlichen Bedingungen beobachten zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Dr. José Dinneny