Herterogenität der Zellwand während des Wurzelwachstums

• Antragsteller: Dr. Marc Somssich
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 344523413

Eine bezeichnende Eigenheit von Pflanzenzellen sind ihre Wände. Pflanzliche Zellwände bestehen hauptsächlich aus Polysacchariden, darunter Zellulose, Hemicellulose und Pektine. Die exakte Zusammensetzung von Zellwänden ist dabei jedoch abhängig vom Zelltyp und der individuellen Entwicklungsstufe der Zelle. Derzeit fehlt es jedoch an einer klaren Beschreibung der Zellwandzusammensetzung der unterschiedlichen Zelltypen in den verschiedenen Entwicklungsstadien und ihrer Funktion. Die Wurzel stellt mit ihren verschiedenen Entwicklungszonen und spezialisierten Zelltypen ein optimales Model dar, um diese Unterschiede zu untersuchen.Um eine solche Beschreibung zu schaffen plane ich zunächst eine Karte der unterschiedlichen Zellwände der Wurzel zu erstellen. Hierzu werde ich über 200 verfügbare Antikörper gegen spezifische Zellwandpolysaccharide und Verbindungen verwenden. Einzelne Querschnitte der Wurzel werden mit diesen Antikörpern markiert, um so regionale Unterschiede in Zellwandkomposition, Übergangsbereiche, Zwischenstufen und Änderungen, ausgelöst durch Zelldifferenzierung, aufzuzeigen. Die so erhaltenen Daten werde ich dann mit vorhandenen Transkriptoms- und Translationsdatenbanken von bestimmten Zelltypen kombinieren, um so Zusammenhänge zwischen Zellwandepitopen, Genexpression, und Proteinsynthese abzuleiten. Um im Folgenden zu untersuchen, wie diese Unterschiede zustande kommen, werde ich dann die Aktivität von Xyloglukan Endotransglycosylasen/hydrolasen (XTH) Enzymen analysieren. Ich werde mittels Zeitraffer- und Super-Resolution Mikroskopie den XTH-abhängigen Einbau von markierten Xyloglukanmolekülen beobachten, um so detaillierte Informationen über regionale Zellwandveränderungen in den verschiedenen Entwicklungszonen der Wurzel, individuellen Zellen und auf räumlich-zeitlicher Ebene zu erhalten. Zu diesen Daten werde ich dann Untersuchungen mittels transkriptioneller und translationeller Reporter für verschiedene XTH Enzyme hinzufügen. Schließlich werde ich diese Daten mit der Untersuchung von xth mutanten Pflanzen verbinden, um die Funktion der einzelnen Enzyme mit spezifischen Domänen oder Entwicklungszonen der Wurzel und anderen, zum Beispiel Phytohormon- oder Tageszyklus-gesteuerten Signalwegen, zu verbinden. Die so erzeugte virtuelle Karte der Wurzel kann im Folgenden als Quelle zum genaueren Verständnis von Wurzelwachstum und Funktion dienen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Australien
• Gastgeber: Professor Dr. Staffan Persson